323sito de fosfato rev. final.docx)carbonatitos foram lixiviados ao longo do perfil (torres, 1995b,...

XXVIII Encontro Nacional de Tratamento de Minérios e Metalurgia Extrativa

Belo Horizonte-MG, 4 a 8 de Novembro de 2019

PERFILAGEM DIFRATOMÉTRICA PARA AVALIAÇÃO DE LITOTIPOS EM DEPÓSITOS MINERAIS DE FOSFATO

SAITO, M.M 1, AVELAR, A. N.2, SOUZA, A.A.P 3., FONSECA, E.2, BARROS, L.A.F3.,

FERREIRA, E.E2

1 Mosaic Fertilizantes, Brazil. E-mail: [email protected]

2 Vale SA, Centro de Desenvolvimento Mineral, Brasil 3 Profissionais autônomos

RESUMO

O Complexo Alcalino Carbonatítico do Barreiro, em Araxá-MG, é caracterizado por sistema de veios e

diques de carbonatito, centrimétricos a métricos hospedados em rochas ultramáficas

metassomatizadas. O intemperismo promoveu o desenvolvimento de um espesso manto laterítico de

até 200 m, com horizontes transicionais desde a rocha sã até ao solo. A grande variabilidade natural

do depósito de fosfato tem importantes implicações no processo produtivo (Saito et al 2006). A técnica

de “perfilagem difratométrica” foi utilizada a fim de consolidar as informações mineralógicas que

contribuíssem para a definição dos tipos geometalúrgicos. Os difratogramas foram obtidos de

amostras dos intervalos de testemunhos de sondagem selecionados a partir de sua

representatividade, amostrando-se da cobertura superficial até a base na rocha sã em intervalos de 2

a 5 m. Nesse trabalho serão apresentados resultados de 2 furos dessa campanha. A análise de

agrupamentos (clusters), é baseada em comparação da posição e intensidade dos picos nos

difratogramas das principais fases minerais. Foi constatado que os predomínios de assembleias

mineralógicas específicas, somadas à geoquímica e às descrições geológicas levam a definição de um

conjunto de informações tecnológicas utilizáveis em modelamento geometalúrgico preditivo para a

produção de fosfatados.

PALAVRAS-CHAVE: Difração de raios-X, perfilagem difratométrica, fosfato, intemperismo,

geometalurgia

ABSTRACT

The alkaline-carbonatite complex of Barreiro (Araxá) is characterized by a system of carbonatite veins

and dikes, centrimetric to metric, hosted in ultramafic metassomatized rocks. Weathering promoted

the development of a thick lateritic mantle of up to 200 m, with transitional horizons from fresh rock

to soil. The great natural variability of the phosphate deposit has important implications in the

productive process (Saito et al 2006). The technique of “diffractometry profiling” was used in order to

consolidate the mineralogical information that contributed to the definition of the geometalurgical

types.The diffractograms were obtained from samples of the sampling intervals selected from their

representativeness, being sampled from the superficial cover to the base on the sound rock in intervals

of 2 to 5 m. In this work will be presented results of 2 holes of this campaign. Cluster analysis is based on the comparison of the position and intensity of the peaks of the main

mineral phases in the diffractograms obtained. It was verified that the predominance of specific

mineralogical assemblages, together with the geochemistry and the geological descriptions, lead to

the definition of technological signatures applicable in geometrical models predictive for the

production of phosphates.

KEYWORDS: X-ray diffraction, diffractometry profiling, phosphate, weathering, geometalurgy

Saito, M.M, Avelar, A. N., Souza, A.A.P ., Fonseca, E., Barros, L.A.F., Ferreira, E.E

1. INTRODUÇÃO

A perfilagem difratométrica tem sua relevância marcada na compreensão das

associações mineralógicas ao longo do perfil de intemperismo laterítico no Complexo

Carbonatítico Alcalino do Barreiro, Araxá-MG, onde a mineralização do fosfato ocorre em

carbonatitos e rochas ricas em micas (Traversa et al, 2001; Brod et al, 2001). Tais rochas foram

submetidas ao processo metassomático, tectônico e hidrotérmico. (Saito et al, 2004, 2006 e

2010).

O processo de intemperismo sobreposto em ambiente tropical resultou em

transformações minerais ao longo do perfil. Carbonatitos foram lixiviados ao longo do perfil

(Torres, 1995b, 1996) e silicatos (flogopita, anfibólios, etc.) foram transformados em fases

intemperizadas, como vermiculita, esmectita, ilita e caulinita. A magnetita / hematita alterou-

se para goethita e a apatita, para minerais do grupo mineral de crandalita. A integração dos

resultados da difração de raios-X com as análises químicas dos intervalos e a descrição

geológica permitiu o reconhecimento do protolito em produtos intemperizados, e a

correlação lateral da composição mineralógica. Isto possibilitou uma melhor definição do

contato entre estéril e minérios.

O objetivo é a melhoria da compreensão das evoluções/ transformações mineralógicas

verticais ao longo do perfil de intemperismo, com maior interesse na evolução dos

filossilicatos e de apatita.

2. MATERIAL E MÉTODOS

As amostras analisadas foram coletadas em intervalos de 3 m dos furos de sondagem

e foram pulverizadas em moinhos de anel (95% menos 44µm). A coleta dos difratogramas foi

feita pelo método do pó no intervalo de 2θ de 4 a 80º usando um difratômetro Bruker D8

Advance, com radiação de cobalto pelo método do pó, passo de 0,02°. As análises dos

difratogramas foram realizadas através do software Highscore Plus v 3.0 da PANalytical

individuais e por análise de agrupamento (cluster).

Ao se utilizar agrupamentos objetivou-se criar grupos menores que o conjunto de

variáveis originais, mas, ainda assim, verificar as variações composicionais das fases cristalinas

originais pelo algorítimo “Análise de Cluster do Highscore Plus v 3.0 da PANalytical”. A matriz

de correlação baseada em “figura de mérito” (FoM) associada a análise dos agrupamentos

permitiu definir a natureza dos contatos geológicos transicionais ou bruscos. O FoM foi

concebido como uma maneira prática e eficiente de caracterizar e comparar materiais

(Schrader et al, 2010).

A análise sistêmica foi feita através da integração composição mineralógica x química

x evolução geoquímica no perfil de intemperismo. A evolução foi também tratada como uma

tentativa de determinação de filiação protolítica para identificar se a rocha sã ao final de cada

furo pode ou não ser o protólito do perfil laterítico. Utilizou-se a relação de depleção ou

enriquecimento em relação ao teor de rocha sã dos principais óxidos: BaO, SiO2, Fe2O3, CaO,

CO2 e P2O5. Foi constatado que soma dos óxidos, após o balanço geoquímico (teor do

intervalo/soma dos intervalos de rocha sã), próxima de 6 indica que o perfil foi desenvolvido

a partir do mesmo protólito rochoso. Se a soma for menor que 3 ou maior que 12 e houver

ainda uma abrupta mudança na soma entre os intervalos de amostragem há o indício que o

protólito seja diferente da rocha fresca na base do furo.



3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

A rocha sã do furo DH-0036, observada na base do furo é composto por carbonatito

calcítico cortado por vênulas de carbonatito. No perfil de intemperismo fragmentos desse

carbonatito ocorrem parcialmente preservados em meio a massa laterítica esverdeada

composto de argilominerais do grupo da esmectita e mica do tipo flogopita. Na matriz de

correlação pode se observar que as amostras dos horizontes mais superficiais se

correlacionam com as amostras mais profundas, reconhecidamente compostas por

bebedourito (Tab. 1). Da mesma forma, o horizonte de carbonatito (rocha sã) apresenta forte

correlação com alguns níveis do perfil laterítico, confirmado pelo teor de CO2 (>10%) mais

intenso nessas porções. Outro fato que corrobora com a interpretação é que o balanço dos

fatores relativos de grande parte do perfil de intemperismo tem valor próximo ou superior a

10, o que demonstra que a filiação carbonatítica não é apropriável para todo o furo, apenas

para os intervalos onde a soma dos fatores do balanço geoquímico é próxima de 6 (Tab.2).

Percebe-se ainda que a determinação de qualquer contato geológico/litológico/

intempérico/tipológico que não seja entre carbonatito e bebedourito neste furo é totalmente

arbitrário, já que a natureza dos contatos é transicional.

Tabela 1 - Composição mineralógica dos intervalos do furo DH-0036 e 00185

Clu

ster

Até

(m

)

Apat

ita

Cra

nd

alli

ta

Qu

artz

o

Anfi

bóli

o

Flo

go

pit

a

Ver

mi.

Esm

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Clo

rita

Cao

lin

ita

Per

ov

skit

a

An

atás

io

Cal

cita

Dolo

mit

a

Mag

neti

ta

Hem

atit

a

Goet

hit

a

DH

-00

36

4 74.50 X x x x x x x x

2 104.05 X x x x x x x x x x x

1 181.15 X x x x x x x x x

3 191.55 X x x x x x x x x

DH

-01

85

30.00 aterro 3 33.00 X x x x x x pp x x x x

1 82.00 X x x x x x x x x x x

2 94.00 X x x x x x x x x x

1 124.00 X x x x x x x x x x

2 127.00 X x x x x x x x x

1 133.00 X x x x x x x x x x

2 136.00 X x x x x x x x

4 149.90 X x x x x x x

A rocha sã do furo DH-0185 é um carbonatito calcítico. O perfil de intemperismo

mostra o desenvolvimento de horizontes predominantemente silicáticos com vermiculita e

argilominerais do grupo da esmectita, incompatíveis com produtos de intemperismo de rocha

carbonatítica. O balanço geoquímico foi realizado em dois estágios a fim de se identificar o

protólito mais representativo (Tab.3). Ao se comparar a depleção ou enriquecimentos

relativos dos óxidos com a composição da rocha carbonatítica verifica-se que não há relação.

No entanto, ao se utilizar o padrão silicático nota-se derivação mais evidente. Embora os

materiais dos dois furos tenham semelhanças nos horizontes mineralizados, as composições

mineralógicas para os mesmos horizontes são diferentes (Fig.1 e Fig.2). Assim o desempenho

na planta de beneficiamento será diferente na mesma condição operacional, devido à

diversidade de composição mineralógica ao longo dos furos.

Saito, M.M, Avelar, A. N., Souza, A.A.P., Fonseca, E., Barros, L.A.F., Ferreira, E.E

Figura 1 - Análise de Principais Componentes - PCA (A) e Matriz de correlação do furo DH-

0036(B) levantados através da análise de cluster.

Figura 2: Análise de Principais Componentes - PCA (A) e Matriz de correlação do furo DH-

0185(B) levantados através da análise de cluster.



Tabela 2 - Composição química e balanço geoquímico, a direita o fator de enriquecimento em relação a rocha

sã para o furo DH-0036.

Cluster Até (m) P2O5 CaO SiO2 Fe2O3 CO2 BaO

3 30.0 6.69 9.07 19.20 34.11 0.37 1.20

33.0 14.05 19.05 16.60 23.93 0.55 0.76

1

36.0 18.07 24.50 13.05 24.94 0.92 0.50

39.0 6.28 8.51 18.70 34.99 0.51 0.69

42.0 4.32 5.86 16.70 37.52 0.40 0.32

45.0 6.53 8.86 18.30 31.43 0.33 0.36

47.0 8.67 11.75 19.60 27.31 0.44 0.32

49.0 9.81 13.30 20.90 20.80 0.40 0.32

52.0 9.73 13.20 25.50 16.19 0.44 0.19

55.0 11.98 16.25 22.0 20.59 0.59 0.28

58.0 18.58 25.20 13.65 13.74 0.99 0.35

61.0 7.09 9.62 19.60 31.70 0.51 0.25

67.0 7.49 10.15 20.10 33.99 0.73 0.28

70.0 10.25 13.90 22.40 29.02 1.21 0.30

73.0 11.84 16.05 20.60 25.17 1.06 0.79

76.0 8.85 12.0 25.30 25.35 0.84 0.46

79.0 9.22 12.50 26.20 21.46 0.95 0.60

82.0 8.71 11.85 25.40 22.45 1.06 0.61

2

85.0 10.25 14.65 25.40 19.82 1.83 0.29

88.0 12.50 33.80 12.85 10.20 15.88 0.62

91.0 7.03 28.0 13.45 14.33 17.71 0.51

94.0 9.57 24.20 18.0 14.24 11.11 0.70

1

97.0 0.20 11.25 29.40 23.06 10.19 0.61

100.0 3.52 12.95 27.20 21.46 7.48 0.39

103.0 7.84 15.65 19.95 28.60 5.35 0.51

106.0 9.33 12.65 19.30 26.60 1.10 0.70

109.0 5.08 6.89 21.70 28.49 0.81 0.69

112.0 6.48 15.80 16.95 17.88 11.15 0.22

115.0 10.07 13.65 20.70 24.25 0.62 0.23

118.0 9.67 13.50 18.50 32.86 1.65 0.32

121.0 7.21 12.25 18.45 36.02 3.15 0.29

124.0 5.72 7.76 25.90 28.53 0.59 0.30

2 127.0 11.65 20.30 16.25 22.59 6.01 0.27

1 130.0 5.79 21.40 15.0 20.68 13.75 0.22

133.0 8.25 13.0 22.0 28.75 2.68 0.26

2 136.0 7.52 10.20 15.95 38.42 0.81 0.19

4

139.1 13.0 37.10 7.90 11.82 17.20 0.21

145.0 6.48 48.40 0.80 4.42 34.43 0.52

149.90 8.24 48.40 0.75 3.48 33.33 0.58

As figuras contidas nas Tab. 2 e Tab. 3 mostram a diferença entre um perfil de depleção

afiliada a rocha sã (em vermelho) e a não derivada da mesma rocha (azul).


Tabela 3 - Composição química e balanço geoquímico. A direita é o fator de enriquecimento em relação a rocha

sã para o furo DH-0185.

Cluster Até (m) P2O5 CaO SiO2 Fe2O3 BaO Bal-carbonatito Balbebedourito

4

56.0 5.46 0.35 4.73 45.29 4.31 19.9 13.28

59.0 7.09 0.44 4.73 43.08 4.81 19.85 14.37

62.0 7.71 0.36 15.40 29.30 3.30 22.46 10.49

65.0 6.91 0.28 21.90 33.77 4.23 28.04 13.01

68.0 4.88 0.20 40.60 28.39 3.71 37.86 11.95

71.50 6.24 0.30 25.40 36.89 1.50 30.55 7.25

74.50 5.00 0.51 44.80 22.79 0.65 38.32 4.98

2

77.0 7.93 6.99 34.80 23.77 0.91 33.22 5.9

80.0 4.71 5.22 33.50 28.26 1.38 32.76 6.84

83.15 8.52 9.27 25.70 29.37 1.20 29.3 6.8

89.0 10.05 11.05 30.10 21.09 1.10 30.13 6.39

92.0 10.50 12.75 34.80 19.68 0.29 32.8 4.8

95.0 9.91 11.40 33.80 21.80 0.51 32.62 5.27

97.0 9.28 12.25 34.40 17.45 31.37 3.86

100.35 7.51 8.72 37.20 20.74 0.46 33.66 4.85

104.05 5.79 5.68 33.80 25.52 0.20 32.24 4.17

1

106.45 8.00 10.00 35.50 19.21 0.24 32.22 4.31

110.0 9.42 12.35 34.10 17.02 0.22 31.13 4.33

113.0 13.60 17.35 24.50 20.65 0.21 27.45 4.86

116.0 11.65 15.80 29.20 17.48 0.35 28.9 4.86

119.0 14.50 19.50 23.20 17.09 0.29 25.85 4.95

122.0 17.80 23.80 17.20 16.25 0.15 22.81 4.9

125.0 16.10 20.90 18.15 18.79 0.23 23.61 4.98

128.45 9.31 14.25 27.30 16.04 0.20 26.36 4.09

131.15 6.22 14.35 28.50 13.49 0.24 25.34 3.79

133.45 3.36 18.95 26.10 10.78 0.23 22.08 3.54

136.0 7.28 10.50 37.20 16.17 0.41 32.19 4.51

139.0 11.70 16.00 27.10 16.66 0.37 27.29 4.8

142.0 17.75 23.60 21.00 16.04 0.46 25.28 5.69

145.0 10.65 14.55 27.30 16.14 0.37 26.88 4.6

148.0 10.15 14.20 35.70 14.27 0.38 31.64 4.71

151.0 7.66 10.90 36.60 13.12 0.35 30.97 4.2

154.0 15.05 20.40 23.40 14.98 0.56 25.58 5.51

157.0 12.10 16.55 33.00 13.12 0.52 30.23 5.15

160.0 13.05 17.60 29.40 14.98 0.31 28.74 4.83

163.0 17.30 23.60 21.60 13.15 0.30 24.59 5.12

166.0 10.30 14.05 37.00 11.52 0.54 31.71 4.92

168.0 8.87 12.30 36.80 12.72 0.34 31.4 4.34

170.40 13.00 17.95 22.70 17.10 0.93 25.12 6.14

174.60 29.20 41.40 7.48 8.11 0.43 18.1 6.6

177.0 12.00 16.35 31.00 13.30 0.30 28.89 4.59

181.15 6.91 13.15 30.60 14.48 0.42 27.27 4.32

3

185.0 4.10 21.70 17.75 10.10 0.33 16.71

187.0 3.21 23.30 14.65 7.81 0.23 13.68

190.0 2.50 31.60 9.50 6.16 0.30 9.75

192.40 2.51 20.00 18.05 8.49 0.33 15.84

194.0 3.90 42.00 1.60 3.55 0.24 4.43

196.0 2.48 47.30 2.14 2.81 4.15

199.55 2.69 45.90 0.83 3.25 10.00 5.42



4. CONCLUSÕES

Os dados deste trabalho foram analisados por agrupamento dos difratogramas

coletados por difração de raios X das amostras, associados a avaliações de depleção /

enriquecimento geoquímico para avaliação do protolito. O método de agrupamento

difratométrico tem se mostrado uma ferramenta essencial para uma análise robusta da

determinação de tipos geometalúrgicos, bem como a identificação de assinaturas

mineralógicas e geoquímicas e suas relações verticais e laterais de tipologias de minério. O

estabelecimento de relações entre os grupos de DRX e os estágios de alteração e protólito é

essencial para a definição de tipos de minério e controle de mineração, com significativos

ganhos em operação industrial.

Para a aplicação de nomenclatura petrográfica em materiais intemperizados há de ter

um estudo de perfilagem difratométrica associada a geoquímica total. A técnica empregada

nesse trabalho traz robustez à interpretação do processo de intemperismo que, em muitas

situações, homogeneiza feições distintivas de rochas.

A análise por difração é uma ferramenta importante para a definição dos limites

utilizados no modelo geológico, estimativa geoestatística, auxílio à caracterização, apoio na

definição de rotas de beneficiamento e para verificar a descrição geológica de testemunhos

de sondagens. Esta é também uma ferramenta importante para distinguir os níveis de

intemperismo através da identificação dos principais minerais das assembleias mineralógicas.

Particularmente interessante para horizontes micáceos, que têm impacto direto no

processamento mineral, melhorando a qualidade dos minérios a serem processados pela

indústria de fertilizantes, incrementando-se os ganhos com menos perdas e assertividade

(previsibilidade).

5. AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem à Vale e Mosaic Fertilizantes pelas amostras, recursos

instrumentais e intelectuais

6. REFERÊNCIAS

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