1

NNOOÇÇÕÕEESS DDEE GGEEOOLLOOGGIIAA EE CCAARRAACCTTEERRIIZZAAÇÇÃÃOO TTEECCNNOOLLÓÓGGIICCAA DDEE MMAATTÉÉRRIIAASS PPRRIIMMAASS MMIINNEERRAAIISS

PPrrooffaa RRííssiiaa MMaaggrriioottiiss PPaappiinnii

DDEEMMIINN-- UUFFMMGG

2

CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA – INTRODUÇÃO

1. CONCEITOS BÁSICOS

A crosta terrestre, fina camada que recobre o planeta, é constituída por diversos elementos

químicos, dentre os quais destacam-se pela abundância: o oxigênio (O), o silício (Si), o

alumínio (Al), o ferro (Fe), o cálcio (Ca), o sódio (Na), o potássio (K), o magnésio (Mg), o

titânio (Ti), o fósforo (P) e o manganês (Mn). Os elementos químicos raramente são

encontrados na crosta sob a forma elementar. Na verdade se apresentam sob a forma de

substâncias, ou seja, sob a forma de minerais. Mineral pode ser conceituado como sendo uma

substância natural, de origem inorgânica, que tem composição química definida e

propriedades físicas características. Na prática esta definição é normalmente estendida de

forma a incluir substâncias de origem orgânica (carvão mineral e petróleo, por exemplo), as

séries isomórficas (albita/anortita por exemplo) e o polimorfismo (grafita e diamante por

exemplo).

A tecnologia mineral pode ser entendida como aquela constituída por uma série de etapas

que se desenvolvem no sentido do aproveitamento dos bens minerais contidos no solo e

subsolo. Esse aproveitamento envolve as etapas: da busca, extração, processamento dos

recursos minerais, e da metalurgia extrativa, conforme visto na tabela 1.

Tabela 1 - Tecnologia mineral.

SET SETOR ETAPAS

Pesquisa mineral Prospecção

Exploração

Lavra Desenvolvimento

Lavra

Preparação

Tratamento de Minérios Concentração

Acabamento de Concentrado

Descarte de Rejeito

Metalurgia Extrativa Pirometalurgia

Hidrometalurgia

Manuseio, Transporte e Comercialização

A pesquisa mineral está relacionada com a busca (prospecção) e conhecimento

(exploração) dos recursos minerais. Apresenta interface com diversas áreas do conhecimento,

entre elas: mineralogia, petrografia, topografia, geologia e economia.

A lavra é a extração (explotação) desses recursos. Realizada na superfície e/ou no sub-

solo exige conhecimentos em: mecânica de rochas, geoestatística, processamento de dados,

desenho, eletricidade, mecânica geral, administração, proteção ambiental e segurança do

trabalho.

3

O tratamento de minérios (processamento mineral ou beneficiamento mineral) significa a

adequação dos bens minerais ao mercado consumidor. Pode ser conceituado como o conjunto

de operações que atuam no sentido de modificar as condições de composição e/ou forma dos

bens minerais de maneira a adequá-los ao uso ou aplicações.

A metalurgia extrativa tem como objetivo a obtenção dos metais através da utilização

da energia dos combustíveis (pirometalurgia) ou da dissolução química de constituintes em

soluções aquosas (hidrometalurgia).

O tratamento de minérios se acha normalmente envolvido com a separação de

constituinte(s) útil(eis) de outros não úteis (ganga). Essa separação realizada nas chamadas

operações de concentração depende de três condições básicas.

i. individualização das espécies mineralógicas a serem separadas;

ii. existência de uma propriedade diferencidora, natural ou induzida, entre as espécies a

serem separadas;

iii. separabilidade dinâmica, ou seja, é a capacidade de conferir trajetórias diferentes às

partículas, em sistemas dinâmicos, com base numa determinada propriedade

diferenciadora.

O tratamento tem sempre uma finalidade econômica. Há, normalmente, um aumento no

valor da comercialização do bem mineral, quando essa etapa é realizada. Deve-se observar,

no entanto, que o custo do tratamento deverá ser sempre menor ou no máximo igual ao

aumento do valor do produto comercializado.

A conceituação de outros termos ligados à Tecnologia Mineral, segundo diversos autores,

é mostrada no Glossário de Termos (Apêndice).

2. BENS MINERAIS

Os minerais extraídos da crosta tem sido utilizados, desde os primórdios da civilização

humana, como matéria prima para diversas aplicações e sua importância é muito grande hoje

quando considerado o atual estágio de desenvolvimento. A tabela 2 mostra algumas

aplicações de minerais e rochas na indústria.

A figura 1 mostra, esquematicamente, a necessidade que um americano teria durante sua

vida. Os valores dão uma dimensão da importância dos minerais em nossa vida.

4

Tabela 2 – Minerais e suas aplicações na indústria.

MINERAL / ROCHA PRODUTO / UTILIZAÇÃO

hematita, magnetita ferro gusa, aço

pirolusita, rodocrosita, espessartita ferroligas, pilhas

Bauxita chapas, tubos, fios

Galena tubos, chapas, baterias

rutilo, ilmenita, anatásio chapas especiais, ligas

Apatita fertilizantes

hemimorfita, zirconita, willemita ligas, chapas

bornita, calcopirita, calcosita ligas, fios

Quartzo eletrônica, vidros

Caulim papel, borracha

Calcário cimento, corretivo de solo

espodumênio, ambligonita baterias, fusão nuclear, remédios

Grafita siderurgia, refratários

talco, agalmatolito tintas, detergentes

granito/gnaisse brita, piso, revestimento

argilas caulínicas cerâmica

carvão mineral siderurgia

Petróleo gasolina, óleo diesel, querosene

3. NOÇÕES DE GEOLOGIA, MINERALOGIA E PROCESSAMENTO MINERAL

3.1 GEOLOGIA

Porque se estuda a Terra?

A curiosidade natural do homem em desvendar os mistérios da natureza levou-o ao estudo

da Terra. Perguntas tais como: de onde vêm as lavas dos vulcões; o que causa os terremotos;

como se formaram os planetas e as estrelas, e muitas outras, sempre foram enigmas que o

homem vem tentando decifrar. O principal fator que impulsiona o homem a melhor conhecer a

Terra é o fato de ter que usar materiais extraídos do subsolo para atender as suas

necessidades básicas.

Na Idade Média, acreditava-se que a Terra era o centro do Universo e que todos os outros

astros, como o Sol, a Lua, os planetas e as estrelas giravam em torno dela. Com o

desenvolvimento da ciência e da tecnologia, o homem pôde comprovar que a Terra pertence a

um grupo de planetas e outros astros, que giram em torno do Sol, formando o Sistema Solar.

Descobriu-se também que a própria Terra se modifica através dos tempos. Por exemplo, áreas

que hoje estão cobertas pelo mar, há 15 mil anos eram planícies costeiras, semelhantes à

baixada de Jacarepaguá; regiões que estavam submersas há milhões de anos, formam agora

montanhas elevadas como os Alpes e os Andes. Lugares onde existiam exuberantes florestas

estão hoje recobertas pelos gelos da Antártica ou transformaram-se regiões desérticas. O

material que atualmente constitui montanhas, como o Pão de Açúcar e o Corcovado, formou-

se a centenas ou milhares de metros abaixo da superfície terrestre, há muitos milhões de

anos.

5

Estas transformações são causadas por gigantescos movimentos que ocorrem

continuamente no interior e na superfície da Terra. Por serem transformações muito lentas, o

homem não pode acompanhá-las diretamente, pois ele só apareceu há cerca de dois milhões

de anos. Isso quer dizer que, se toda a evolução da terra fosse feita em um ano, o homem só

teria aparecido quando faltasse dois minutos para a meia-noite do último dia do ano. Além

disso, o homem só tem acesso à camada superficial do nosso planeta. A distância da

superfície até o centro da Terra mede 6.370 km - dois mil quilômetros a mais que a distância

entre o Oiapoque e o Chuí, pontos localizados nos extremos norte e sul do Brasil - e a maior

perfuração já feita só alcançou 10 km de profundidade.

Então, como se pode saber o que existe dentro da Terra em tão grandes profundidades e

como descobrir a idade de cada período da história da Terra? Isto é possível através do estudo

das rochas, dos terremotos, dos vulcões, dos restos dos organismos preservados nas rochas e

das propriedades físicas terrestres, tais como o magnetismo e a gravidade. As rochas são

formadas por minerais, que por sua vez são constituídos por substâncias químicas que se

cristalizam em condições especiais. O estudo dos minerais contidos em uma determinada

rocha pode determinar onde e como ela se formou.

Para medir o tempo geológico, utilizam-se elementos radioativos contidos em certos

minerais. Esses elementos são os "relógios da Terra". Eles sofrem um tipo especial de

transformação que se processa em ritmo uniforme, século após século, sem nunca se acelerar

ou retardar. Por este processo - chamado RADIOATIVIDADE - algumas substâncias se

desintegram, transformando-se em outras. Medindo-se a quantidade dessas substâncias em

uma rocha, pode-se saber a sua idade.A Terra atrai os corpos pela força da gravidade e pela

força magnética. Estas forças variam de local para local, devido a diferenças superficiais e

profundas dos materiais que constituem a Terra. A análise dessas diferenças é outra forma de

interpretar o que existe no subsolo terrestre.

Todos esses estudos fazem parte da GEOLOGIA - a ciência que busca o conhecimento da

origem, composição e evolução da Terra. Outras ciências da Terra, como a GEOGRAFIA, a

OCEANOGRAFIA e a METEOROLOGIA, ocupam-se de outros aspectos do nosso planeta.

3.1.2 A TERRA

Origem, evolução e constituição interna

Pela teoria mais aceita estima-se que a formação do Sistema Solar teve início há seis

bilhões de anos, quando uma enorme nuvem de gás que vagava pelo Universo começou a se

contrair. A poeira e os gases dessa nuvem se aglutinaram pela força da gravidade e, há 4,5

bilhões de anos, formaram várias esferas de gás incandescente que giravam em torno de uma

esfera maior, que deu origem ao Sol. As esferas menores formaram os planetas, dentre os

quais a Terra. Devido à força da gravidade, os elementos químicos mais pesados como o ferro

e o níquel, concentraram-se no seu centro, enquanto que os gases foram, em seguida,

varridos da superfície do planeta por ventos solares. Assim, foram separando-se camadas com

propriedades químicas e físicas distintas no interior do Globo Terrestre. Há cerca de 4 bilhões

6

de anos, formou-se o NÚCLEO - constituído por ferro e níquel no estado sólido, com um raio

de 3.700 km. Em torno do núcleo, formou-se uma camada - o MANTO - que possui 2.900 km

de espessura, constituída de material em estado pastoso, com composição predominante de

silício e magnésio.

Em torno de 4 bilhões de anos atrás, gases de manto separaram-se, formando uma

camada de ar ao redor da Terra - a ATMOSFERA - já naquela época muito semelhante à

atual.

Finalmente, há aproximadamente 3,7 bilhões de anos, solidificou-se uma fina camada de

rochas - a CROSTA. A crosta não é igual em todos os lugares. Debaixo dos oceanos, ela tem

mais ou menos 7 km de espessura e é constituída por rochas de composição semelhante à do

manto. Nos continentes, a espessura da crosta aumenta para 30-35 km, sendo composto por

rochas formadas principalmente por silício e alumínio e, por isso, mais leves que as do fundo

dos oceanos.

7

3.1.3 DINÂMICA INTERNA

Movimentos do interior da Terra

Sabe-se hoje em dia que continentes se movem. Acredita-se que há muitos milhões de

anos, todos estavam unidos em um único e gigantesco continente chamado PANGEA. Este

teria se dividido em fragmentos, que são os continentes atuais. Foi o curioso encaixe de

quebra-cabeça entre a costa leste do Brasil e a costa oeste da África que deu origem a esta

teoria, chamada de DERIVA CONTINENTAL.

Ao estudar o fundo do Oceano Atlântico, descobriu-se uma enorme cadeia de montanhas

submarinas, formada pela saída de magma do manto. Este material entra em contato com a

água, solidifica-se e dá origem a um novo fundo submarino, a medida que os continentes

africano e sul americano se afastam.

Este fenômeno é conhecido como EXPANSÃO DO FUNDO OCEÂNICO.

Com a continuidade dos estudos, as teorias da Deriva Continental e da Expansão do Fundo

Oceânico foram agrupadas em uma nova teoria, chamada TECTÔNICA DE PLACAS: imagine

os continentes sendo carregados sobre a crosta oceânica, como se fossem objetos em uma

esteira rolante. É como se a superfície da Terra fosse dividida em placas que se movimentam

em diversas direções, podendo chocar-se umas com as outras. Quando as placas se chocam,

as rochas de suas bordas enrugam-se e rompem-se originando terremotos, dobramentos e

falhamentos. Embora a movimentação das placas seja muito lenta - da ordem de poucos

centímetros por ano - essas dobras e falhas dão origem a grandes cadeias de montanhas

como os Andes, os Alpes e os Himalaias. Outro fenômeno causado pelo movimento de placas

é o vulcanismo, que pode originar-se pela saída de rochas fundidas - MAGMA - em regiões

onde as placas se chocam ou se afastam. Quando o magma que atinge a superfície se

acumula em redor do ponto de saída, formam-se VULCÕES.

No Brasil também ocorrem terremotos e vulcões. Os terremotos felizmente são muito raros

e de pequena intensidade e somente são encontrados restos de vulcões extintos. Isto ocorre

devido ao fato do nosso país situar-se distante de zona de choque e de afastamento de placas.

3.1.4 DINÂMICA EXTERNA

Modificações da Superfície da Terra

A ação da água, dos ventos, do calor e do frio sobre as rochas provoca o seu desgaste e

decomposição, causando o que se denomina INTEMPERISMO. O intemperismo implica

sempre na desintegração das rochas, que pode se dar de vários modos, pelos agentes

químicos, físicos e biológicos. Esta desintegração gera areias, lamas e seixos, também

denominados SEDIMENTOS. O deslocamento desses sedimentos da rocha desintegrada é

chamado EROSÃO. O transporte desse material para as depressões da crosta, (oceanos,

mares e lagos) pode ser realizado pela água (enxurradas, rios e geleiras) ou pelo vento,

8

formando depósitos como areias de praias e de rios, as dunas de desertos e as lamas de

pântanos.

3.1.5 TIPOS DE ROCHA

O ramo da Geologia que estuda as rochas chama-se PETROLOGIA. As rochas são de três

tipos principais: ígneas, sedimentares e metamórficas.

Como visto anteriormente, a fusão do material do manto e da crosta, dá origem a um líquido

denominado MAGMA. O resfriamento e a solidificação do magma formam as rochas ÍGNEAS.

Estas rochas mantêm as marcas das condições em que se formaram. Se, por exemplo, elas

têm todos os minerais bem cristalizados, do mesmo tamanho, isto indica que o magma se

consolidou no interior da Terra, dando tempo para os minerais crescerem de modo uniforme.

As rochas ígneas que se consolidam no interior da Terra chamam-se INTRUSIVAS ou

PLUTÔNICAS. O granito é uma delas. Quando os minerais encontrados na rocha são muito

pequenos - nem chegam a formar cristais – significa que o magma se resfriou subitamente.

Isto acontece, por exemplo, quando o magma extravasa no fundo do mar. Ele resfria tão

rapidamente que os cristais não tem tempo de crescer. As rochas ígneas que se formam na

superfície da Terra são chamadas EXTRUSIVAS ou VULCÂNICAS. Um exemplo típico é o

basalto.

A medida que os sedimentos erodidos vão se acumulando nas depressões, chamadas de

BACIAS SEDIMENTARES, eles vão se compactando, transformando-se nas rochas

SEDIMENTARES. Elas se formam, geralmente, na superfície, a temperaturas e pressões

muito baixas. As rochas sedimentares podem indicar os ambientes nos quais elas foram

9

depositadas. Assim, os arenitos podem ser indicativos, por exemplo, de desertos ou praias; os

folhelhos– rochas argilosas folheadas – de pântanos ou mares calmos e, os conglomerados,

de rios ou geleiras. Outros tipos de rochas sedimentares, principalmente os calcários, são

formados pela precipitação de elementos químicos dissolvidos nas águas, ou por conchas e

esqueletos de organismos que se depositam uns sobre os outros.

As rochas METAMÓRFICAS são formadas a partir de modificações de rochas ígneas,

sedimentares ou de outras rochas metamórficas, pelo aumento da temperatura e da pressão,

porém sem chegarem a se fundir. Isso ocorre, por exemplo, em regiões de choque de placas,

onde as rochas são comprimidas ou em regiões em que massas de magma entram em contato

com outras rochas, transformando-se por aquecimento.

As rochas metamórficas mais comuns são os gnaisses, os xistos e os quartzitos. Cada uma

delas, por suas próprias características, pode indicar as condições de temperatura e pressão

nas quais se formaram.

10

3.1.6 OS FÓSSEIS

Restos de seres vivos petrificados

Quando ocorre a deposição dos sedimentos em um determinado ambiente, restos de

animais e vegetais que vivem nesses ambientes podem depositar-se junto com eles. Sendo

soterrados rapidamente, esses restos orgânicos poderão ser conservados. A medida que a

camada de sedimentos vai passando pelas transformações para se tornar uma rocha

sedimentar, esses restos ficarão petrificados. Assim eles se transformam em FÓSSEIS.

A parte da Geologia que estuda os fósseis é chamada de PALEONTOLOGIA. Os fósseis

são muito importantes para determinar o ambiente no qual os sedimentos se depositaram,

para o estudo da evolução dos seres vivos, e para determinar a idade de formação das rochas.

A idade indicada pelos fósseis é, entretanto, uma idade relativa. Os geólogos dividiram a

história da Terra em eras e períodos que são representados pela abundância dos fósseis

encontrados nas rochas formadas em um dado período.

Através do estudo dos fósseis, combinado com a determinação da idade das rochas,

descobriu-se que as primeiras formas de vida apareceram há 3,5 bilhões de anos. Porém, só

há 600 milhões de anos, no início do Paleozóico, houve o desenvolvimento explosivo de seres

vivos.

Durante a era Paleozóica, a vida evoluiu dos invertebrados primitivos e das plantas.

11

12

13

MINERAIS DA CROSTA CONTINENTAL DA TERRA

MINERAIS IDENTIFICADOS EM ROCHAS LUNARES

Notas:

(*) Minerais descobertos nas rochas lunares

Pyroxferroíta CaFe6(SiO3)7 Armalcolite (Fe,Mg)Ti2O5

Tranquillityita (Fe,Y,Ca, Mn)(Ti, Si, V, Cr) O3

(**) Minerais anteriormente indentificados em meteoritos

Antonio Snider-Pellegrini (1858)

100Total

3Carbonatos, óxidos, sulfetos, fosfatos,haletos, etc.

2Epidoto, cianita,andaluzita, sillimanita,

zeólitas, etc.

3Olivina

10Micas, clorita,argilominerais

11Quartzo

13Piroxênios e anfibólios

58Feldspatos

Silicatos

% da crostacontinental (volume)

Espécie ou grupoClasse Mineral

Tridimita

Piroxferroíta (*)

Cristobalita

FerroCobre

Ferro-níquel (**)Cohenita (**)

Shreibersita (**)TroilitaCromitaEspinélio

UlvitaPerovskita

RutiloBaddeleítaZirconitaApatita

Tranquillityita (*)Armalcolita (*)

OrtoclásioQuartzo

OlivinaPiroxênioPlagioclásio

Ilmenita

Acessórios (<1%)Intermediários (1-10%)Principais (>10%)

14

3.2 MINERALOGIA

A DEFINIÇÃO DE MINERAL

Em termos gerais,

"um mineral é um elemento ou composto químico que normalmente é cristalino e que é

resultado de processos geológicos."

Esta definição é ampla o suficiente para incluir a grande maioria das substâncias

geralmente aceitas como minerais. Algumas substâncias, entretanto, não se encaixam

inteiramente nestes requisitos. Portanto temos que traçar uma linha divisória entre mineral e

não-mineral, definindo quais exceções à regra devem ser permitidas.

15

O termo "cristalino", como usado geralmente em mineralogia, significa um ordenamento

cristalino numa escala que possa produzir um padrão indexável de difreção (isto é, com

índices de Miller) quando a substância é atravessada por uma onda com um comprimento

adequado (raios-x, elétrons, neutrons, etc..). Entretanto, algumas substâncias de ocorrência

natural não são cristalinas.

Tais substâncias podem ser divididas em duas categorias:

- amorfas, que são aquelas substâncias que nunca foram cristalinas e que não difratam raios-x

nem elétrons, e

- metamictas, que são aquelas substâncias que já foram cristalinas mas cuja cristalinidade foi

destruída por radiação.

Há uma certa relutância, por parte de alguns mineralogistas, de aceitar substâncias amorfas

como minerais devido à impossibilidade de caracteriza-las completamente, mas algumas

substâncias amorfas foram aceitas como minerais pela CNMMN, como a calciouranoita e o

georgiaito.

As bases para a aceitação de uma fase amorfa de ocorrência natural como um mineral

poderiam ser:

- uma série de análises químicas quantitativas completas suficientes para revelar a

composição química de todas as partículas do espécimen,

- informação fisico-química (geralmente por espectroscopia) que prove que a fase é única, e

- evidência de que o material não pode produzir um padrão de difração "indexável" tanto em

estado natural como depois de tratamento por algum processo físico-químico em estado

sólido, como por exemplo por aquecimento.

Um caso especial de substâncias não-cristalinas de ocorrência natural são aquelas que são

líquido em condições normais de temperatura e pressão: a água não é considerada cristalina,

mas sua forma sólida, o gelo, o é. O mercúrio, no entanto, é reconhecido como um mineral

mesmo não ocorrendo em estado cristalino na Terra. O petróleo e suas manifestações

betuminosas não-cristalinas não são consideradas minerais.

Há vários casos especiais a considerar com conceito de "mineral":

1) Estabilidade sob condições ambientais

Muitos minerais foram formados em condições de alta temperatura e pressão (ou ambas) e

são meta-estáveis sob condições ambientais, outras tendem a hidratar ou desidratar quando

retiradas de seu lugar de origem. Tais minerais podem requerer procedimentos especiais para

prevenir a sua decomposição antes de terminada a investigação. O uso de procedimentos

especiais na investigação não impede a aceitação de uma substância meta-estável ou instável

como mineral se ela puder ser adequadamente caracterizada e se ela preencher outros

critérios para ser um mineral.

2) Substâncias Extraterrestres

Substâncias extraterrestres como meteoritos, pedras da lua, etc..., foram, aparentemente,

produzidos por processos similares `aqueles da Terra e, por isso, tais processos agora são

16

chamados de geológicos, mesmo que o termo "geologia" significasse originalmente o estudo

de rochas neste planeta. Consequentemente, componentes de ocorrência natural de rochas

extraterrestres e poeiras cósmicas são consideradas como minerais, como, por exemplo, o

mineral lunar tranquilitita.

3) Substâncias Antropogênicas

Substâncias antropogênicas são aquelas produzidas pelo homem e não são consideradas

minerais. Se tais substâncias forem idênticas a minerais, podem ser chamadas de

"equivalentes sintéticos" dos respectivos minerais.

4) Substâncias Antropogênicas modificadas geologicamente

Compostos químicos formados pela ação de processos geológicos sobre substâncias

antropogênicos tem sido aceitas, até agora, como minerais, como o mineral Laurita, formado

pela reação da água do mar com sobras metalúrgicas antigas. No entanto, atualmente muitos

materiais exóticos são produzidos e é grande a possibilidade de que tais substâncias possam

ser colocadas em um ambiente geológico onde gerem novos produtos que poderiam ser

considerados novos minerais. Por isso a CNMMN estipulou que, no futuro, compostos

químicos formados pela ação de processos geológicos em substâncias antropogênicas não

podem ser consideradas como minerais.

Alguns compostos químicos formados pela ação de processos geológicos em rochas ou

minerais que foram expostos a tais processos pela atividade do Homem (abertura de minas,

entulhos de minérios, abertura de estradas, etc..) foram aceitas como minerais no passado e,

se a exposição não foi intencional (não foi feito com o propósito expresso de criar novos

minerais) , estas substâncias podem ser aceitas como minerais. Compostos químicos

formados por incêncios em minas são considerados como um caso especial, porque nem

sempre é claro se houve ou não envolvimento humano na causa do incêndio, e por issoais

substâncias não são aceitas como minerais.

5) Substâncias Biogênicas

São aqueles compostos químicos produzidos inteiramente por processos biológicos sem

nenhum componente geológico:

- cálculo urinário

- cristais de oxalato em tecidos vegetais

- conchas de moluscos marinhos, etc..

Estes materiais não são considerados como minerais. No entanto, se processos geológicos

foram envolvidos na gênese do composto, então o produto pode ser aceito como mineral.

Exemplos de minerais aceitáveis deste tipo são:

- substâncias cristalizadas de matéria orgânica em xisto negro,

- guano de morcegos em cavernas

- constituintes de pedras calcárias ou fosfóricas originadas de organismos marinhos.

17

ISOMORFISMO

Isomorfismo é o fenômeno pelo qual duas ou mais substâncias, pertencendo à mesma

função química, apresentando o mesmo tipo de retículo cristalino e elementos ou volumes

atômicos aproximados, formam cristais de mistura de diferentes proporções.

A tolerância máxima de mistura num mineral é de 15% ou seja, um mineral pode

apresentar no máximo 15% de elementos estranhos à sua composição química "oficial". Acima

de 15%, já é considerado isomorfismo.

O isomorfismo mais importante é o da albita / anortita. Este isomorfismo forma a série

isomórfica dos plagioclásios (ou feldspatos calcosódicos ou feldspatos triclínicos). A

importância deste isomorfismo parte do fato de que os plagioclásios serem minerais essenciais

para muitas rochas.

Vejamos:

albita : Na2O . Al2O3 . 6SiO2 - símbolo Ab

anortita: CaO . Al2O3 . 2SiO2 - símbolo An

A partir destas duas substâncias forma-se a série variando-se sistematicamente as proporções

de mistura dos dois:

An 0 - 10% : albita

An 10 - 30% : oligoclásio

An 30 - 50% : andesina

An 50 - 70% : labradorita

An 70 - 90% : bitownita

An 90 - 100% : anortita

O plagioclásio de nome oligoclásio é característico de granitos, enquanto que o plagioclásio

de nome andesina é típico para dioritos e a labradorita ocorre em gabros.

POLIMORFISMO

Polimorfismo é o fenômeno pelo qual uma determinada substância se apresenta em

natureza sob aspectos estruturais diversos, variando as suas propriedades físicas.

O exemplo mais famoso é o do diamante e do grafite:

diamante : transparente, incolor, dureza 10, denso

grafite : opaco, preto, dureza 1,5, menos denso

Os dois tem por composição química o carbono, mas no diamante há uma rede cúbica e no

grafite uma rede hexagonal: logo, as variações nas propriedades devem-se à característica do

retículo cristalino.

Temos, assim, os minerais DIMORFOS (com duas formas diferentes), e os TRIMORFOS

(com três formas diferentes):

18

Exemplos:

FeS2 : pirita (cúbica, dureza 6, densidade 5)

marcassita (ortorrômbica, dureza 6, dens. 4,85)

CaCO3: calcita (trigonal, dureza 3, dens. 2,71)

aragonita (ortorrômbica, dureza 3,5, dens. 2,95)

SiO2 : quartzo, tridimita e cristobalita

TiO2 : rutilo, anatásio e brookita

ISOTROPIA E ANISOTROPIA

Senarmon fez uma experiência em que recobriu com cera um cristal de gipsita (CaSO4

nH2O). Depois, aqueceu uma agulha e tocou uma face recoberta com cera em vários pontos

com a ponta da agulha. A cera derreteu formando uma série de elipses isoorientadas. Fazendo

a mesma experiência com vidro, constata-se que a cera fundida devido ao calor da ponta

aquecida da agulha forma círculos.

No primeiro caso, houve variação de reações nas diferentes direções do cristal ou seja, o

calor propagou-se com maior velocidade em uma direção e mais lentamente na outra direção.

A esta característica dá-se o nome de anisotropia e a estes cristais denominamos anisótropos.

No segundo caso, o calor propagou-se com a mesma velocidade em todas as direções ou

seja, houve "constância de reações nas diferentes direções". A isto denominamos de isotropia

e os cristaais com esta característica são os cristais isótropos.

Formas Cristalinas

Forma é um conjunto de faces que compõe o cristal. Em seu significado mais comum, o

termo forma é usado para indicar a aparência externa geral, mas na cristalografia esta

aparência externa é indicada pela palavra hábito . Forma simples é um conjunto de faces

equivalentes repetidas pelos elementos de simetria do cristal .

Forma combinada é aquela formada por mais de uma forma simples. Forma aberta é um

conjunto de faces que não limita espaço. Forma fechada é um conjunto de faces equivalentes

que limitem uma porção do espaço.

Assim, um cristal exibe normalmente diversas formas em combinação umas com as outras,

mas pode ser apenas uma, desde que esta seja uma forma fechada. No caso de formas

abertas, necessita-se pelo menos duas delas para formar o cristal, já que qualquer combinação

de formas deve encerrar espaço.>

São formas abertas:

1. Pédion : uma face única

2. Pinacóide : duas faces paralelas

3. Domo : duas faces não paralelas simétricas em relação a um plano de simetria (telhadinho).

4. Esfenóide : duas faces não paralelas simétricas em relação a um eixo de simetria binário.

19

5. Prisma : forma composta por 3,4,6, 8 ou 12 faces, todas paralelas a um dos eixos,

geralmente

um dos eixos cristalográficas. 6. Pirâmide : forma composta por 3,4,6,8 ou 12 faces, simétricas

a um mesmo eixo, geralmente um dos eixos cristalográficos.

São formas fechadas:

1. Bisfenóide : forma de 4 faces, na qual duas faces do esfenóide superior se alternam com as

do esfenóide inferior.

2. Bipirâmide : forma de 6,8,12,16 ou 24 faces, que podem ser consideradas como formadas

por pirâmides mediante reflexão sobre um plano de simetria horizontal.

3. Escalenoedro : forma de 8 ou 12 faces, cada uma com a forma de um triângulo escaleno.

4. Trapezoedro : forma com 6, 8 ou 12 faces, com forma de trapezóide.

5. Romboedro : forma composta por 6 faces cujas arestas de interseção não formam ângulos

retos entre si. Pertence ao sistema trigonal.

6. Todas as formas do sistema cúbico.

OS SETE SISTEMAS CRISTALINOS

Trabalhando com os elementos de simetria dos cristais, já observamos que cada cristal

possui um conjunto de elementos de simetria. Este conjunto de elementos de simetria chama-

se GRUPO PONTO DE SIMETRIA. Ex.: cubo possui GPS 3E4 4E3 6E2 C 3P 6P

Demonstrou-se que existem somente 32 combinações possíveis dos vários elementos de

simetria ou seja, existem apenas 32 grupos pontos de simetria. Estes 32 grupos pontos de

simetria foram chamados de classes de simetria ou classes cristalinas. Definição completa:

classe de simetria ou classe cristalina é o conjunto de cristais diferentes que apresentam o

mesmo grupo ponto de simetria.

Embora existam 32 classes, a maioria dos cristais comuns cristaliza em apenas 15 classes.

A partir destas 15 classes surgiram os Sistemas Cristalinos.Sistemas Cristalinos são grupos

distintos de classes cristalinas, agrupadas pela natureza análoga dos elementos de simetria

que se combinam ou pelo modo com que esta combinação se efetua:

1 - sistema cúbico

2 - sistema hexagonal

3- sistema trigonal

4 - sistema tetragonal

5 - sistema ortorrômbica

6 - sistema monoclínico

7 - sistema triclínico

Estes sistemas caracterizam-se :

- pela presença indispensável de certos elementos de simetria

20

- pelo possibilidade de serem referidos a uma mesma cruz axial.

A cruz axial, fundamental para a caracterização dos cristais, é o conjunto de eixos

cristalográficos aos quais são referidos as faces dos cristais. Consideram-se, nesta cruz, 2

fatores:

- inclinação mútua dos eixos

- comprimento relativo dos eixos

Por exemplo, a cruz axial do Sistema Cúbico caracteriza-se por possuir 3 eixos de

comprimento igual e que possuem, entre si, ângulos de 90 graus.

Propriedades Físicas

Acatassolamento

É uma aparência sedosa que surge em alguns minerais quando a luz se reflete sobre eles,

devido à presença de uma grande quantidade de inclusões dispostas paralelamente a uma

direção cristalográfica. Quando a gema é lapidada, na forma de cabochão, ele é cruzado por

um feixe de luz que forma ângulos retos com a direção das inclusões. Esta propriedade é

conhecida por acatassolamento, em inglês chatoyancy. É encontrada no olho-de-gato, uma

variedade do crisoberilo.

Asterismo

Alguns minerais, especialmente os do sistema hexagonal, quando vistas na direção do eixo

vertical, mostram raios de luz como uma estrela. Este fenômeno origina-se de peculiaridades

de estrutura ao longo das direções axiais ou de inclusões dispostas em ângulos retos quanto a

estas direções.

Exemplo é a Safia asterica ou estrelada.

Brilho

É uma das propriedades físicas imediatamente observável pelos nossos sentidos em

amostras de mão, concorrendo bastante para a identificação do mesmo. Porém não

prescindindo a observação das demais propriedades avaliadas. Brilho é a capacidade do

mineral refletir uma luz orientada incidente perpendicularmente numa superfície de fratura

"Fresca" (não nescessáriamente em face de clivagem, superfície não alterada), pois nessas

condições sempre dará um brilho Nacarado.

O brilho dos minerais é dado pela parte da luz que dele é refletida, pois a restante é

absorvida ou atravessada pelo mesmo, o diamante por exemplo, reflete 17% da luz nele

incidente, o vidro somente 1 a 4%.

*Tipos de brilho:

-Baços: minerais que não tem brilho;

-Metálicos: derivado do nome do próprio mineral. Ex.: Cobreado, bronzeado, ferruginoso;

-Sub-metálico: intermediário entre metálico e não metálico.Ex.: terroso-terra;

21

-Não metálicos: adamantino - diamante (Cassiterita);

-Vítreo - quartzo (a maioria dos silicatos);

-Sedoso - amianto (Anfibólio, Malaquita,Gesso);

-Resinoso - ambar (esfalerita);

-Nacarado - Micas;

-Gorduroso - Basaltos (Nefelina, Eolita).

Clivagem

É a propriedade que certos minerais apresentam de fraturar ao longo de superfícies lisas,

planas, paralelas entre si através do corpo do cristal.

É uma evidência muito boa da ordem interna que existe no cirstal. Os pioneiros da

cristalografia, como o abade Reneé Haüy, usaram a clivagem perfeita da calcita, que ocorre

em três direções formando um romboedro, como inspiração para teorias sobre o ordenamento

da matéria.

A clivagem pode ocorrer em uma, duas, três, quatro ou seis direções, e pode ser de

obtenção fácil, regular ou difícil.

Bons exemplos de minerais com clivagens excelentes são a muscovita (as micas em geral!), a

calcita e a galena, um sulfeto de chumbo com clivagem excelente em três direções formando

cubos.

Condutividade Elétrica

É a grandeza que exprime a capacidade de um mineral que transmitir a corrente elétrica. O

caráter direcional desta condutividade é de grande importância na fabricação de diodos de

silício e de germânio, usados para retificar a corrente alternada. O grau de condutividade varia

grandemente de acordo com a direção cristalográfica. Assim, orientado cristalograficamente

na melhor direção, o pequeno pedaço de semimetal tem um desempenho ótimo.

Condutividade Térmica

A condutividade térmica é a habilidade do mineral em conduzir calor. Ela é uma

propriedade vetorial e depende da estrutura interna do cristal. Todos os sistemas, fora o

sistema cúbico, são anisotrópicos, ou seja: o calor propaga-se com maior velocidade numa

direção e menor velocidade em outra. Sennarmon, através de uma experiência simples foi

quem constatou isso. Ele cobriu com cera um cristal de Gipsita e com a ponta de uma agulha

aquecida ele tocou esse cristal. Formaram-se elipses provando que o calr propagu-se com

maior velocidade numa direção e menor em outra. Quando fez o mesmo teste com o vidro,

formaram-se círculos, ou seja, o calor propagou-se igualmente em todas as direções. Em

minerais, usa-se a escala de temperatura absoluta, o Kelvin.

Cor

22

A cor dos minerais é uma de suas propriedades mais importantes. Em muitos minerais a

cor que exibem é uma propriedade definida e serve para identificação, especialmente em

minerais metálicos, como a pirita, que sempre será dourada.

Como as alterações podem mudar a cor superficial de um mineral, a cor deveria ser sempre

observada em fratura fresca, como ocorre com a calcopirita e na bornita.

Em muitos minerais, entretanto, as cores variam de acordo com a composição química,

normalmente impurezas em quantidades muito pequenas. O quartzo, por exemplo, tem como

cor inicial incolor, mas pode ser azul, rosa, verde, amarelo, preto, dourado, etc... Idem com a

fluorita, onde as cores variam do incolor ao preto, passando pelo arco-íris.

Temos a diferenciar ainda nos minerais a cor em amostra de mão, a cor em lâmina delgada

a luz natural, a cor em lâmina delgada em luz polarizada (ou duplamente polarizada) e a cor

em seção polida, quando metálico.

Densidade

A densidade é uma grandeza que exprime a relação entre o peso e o volume igual de água

a 4 graus Celsius. Se um mineral possui densidade 3, significa que pesa o triplo que igual

volume de água.

No caso dos minerais, a densidade depende de dois fatores: das espécies de íons que

compõe o mineral e do arranjo que eles possuem entre si. Um bom exemplo são o carbono

com densidade relativa 2,2 e o diamante, de composição química igual, mas com densidade

3,5. O que faz a diferença aqui é o tipo de empacotamento dos átomos de carbono.

Diafaneidade

É a propriedade de alguns minerais de permitirem a passagem de luz. Os seguintes termos

exprimem o grau de passagem de luz nos minerais:

Transparente: um mineral é transparente se o contorno de um objeto visto através dele é

perfeitamente visível.

Translúcido: um mineral é translúcido se a luz chega a atravessá-lo, não podendo, porém, os

objetos serem vistos através dele.

Opaco: um mineral é opaco se a luz não o atravessar, mesmo em suas bordas mais delgadas.

Dupla Refração

Dupla refração é a propriedade dos minerais anisótropos de transformarem a luz incidente

em dois raios de luz polarizada plana, que vibram em planos perpendiculares entre si. Um dos

raios, o ordinário, é refletido no cristal enquanto que o outro raio, o extraordinário, sofre uma

refração no mineral que faz com que ele se afaste da normal à superfície do mineral.

Um bom exemplo de dupla refração é visto na calcita, quando transparente e com uma certa

espessura (maior que 1 cm). Um ponto visto através da mesma possui duas imagens, cada

uma correspondendo a um dos raios. Girando o cristal, uma das imagens fica imóvel (aquela

23

do raio ordinário) enquanto que a outra gira ao redor da primeira (aquela do raio

extraordinário).

Dureza

É a resistência que o mineral apresenta ao ser riscado. Depende de sua estrutura, refletindo

a força da ligação mais fraca na sua face, variando com a direção em que é sulcado (na

Cianita, sua dureza é 5 se riscado paralelamente ao comprimento, e 7 a 90° do comprimento).

A dureza deve ser testada em uma face "fresca" do mineral(sem ter sofrido alteração).

Podemos classificar a dureza dos minerais pela escala de Mohs (mineralogista australiano que

elaborou, com base na dureza de minerais relativamente comuns utilizados como padrões, e

que varia de 1 a 10, em ordem crescente de dureza):Talco (1), Gipsita (2), Calcita (3), Fluorita

(4), Apatita (5), Ortoclásio (6), Quartzo (7), Topázio (8), Coríndon (9), Diamante (10), Unha

(2,5), Alfinete (3,5), Lâmina de aço (5-5,5), Porcelana (~7).

Embaçamento

É quando a cor dentro do mineral é diferente daquela na superfície do mineral. É fruto da

oxidação do mineral quando exposto ao ar e pode ser muito bem observado em minerais de

cobre como a bornita e a calcocita.

Flexibilidade

É um dos termos usados para descrever um determinado tipo de tenacidade dos minerais.

É quando finas camadas curvam-se sem chegar a romper-se e não recuperam sua forma,

mesmo que a pressão sobre ela cesse.

a) Plásticos: A deformação plástica surge durante o deslizamento das paredes vizinhas dos

indivíduos cristalinos, umas com respeito as outras, paralelamente aos planos atômicos com

resistência mínima de enlace entre eles mediante o nascimento e deslizamento dos

deslocamentos marginais. A direção de deslizamento coincide com a distância interatômica

mínima. Devido ao deslizamento mecânico se conserva a homogeneidade do cristal, mas

varia sua forma. As deformações plásticas são favorecidas pelas altas temperaturas. As

impurezas mecânicas, ao se fixar nos deslocamentos, se opõe as deformações plásticas. As

deformações plásticas de deslocação a diferencia das deformações de deslizamento, não

acompanhadas de formação de maclas. Como resultado da deformação, certos minerais

podem adotar uma forma sem alterar sua integridade e a conserva depois de cessar as

influências aplicadas. Exemplo: Talco.

b) Elásticos: A deformação elástica se dá quando as dimensões e a forma inicial do mineral se

restabelece quando cessam as tensões exteriores. Por exemplo: as folhas de Mica, que

possuem grande elasticidade. A elasticidade está enlaçada com a resistência e o tipo de

enlace interatômico. A elasticidade diminui ao aumentar a temperatura. No caso de aumentar

o limite da deformação elástica surgem deformações frágeis de plásticas.

24

Fluorescência

É quando um mineral emite luz de determinada cor quando submetido a ação de raios

ultravioleta, X ou catódicos. Esta denominação provém da Fluorita, onde se verificou

inicialmente esta propriedade, sendo também o mineral que a apresenta em maior escala.

Outros minerais fluorescentes são a Autunita, Willemita, a Scheelita, a Calcita, o Diamante e a

Halita. Porém alguns minerais apresentam colorações fluorescentes diferentes, as vezes nem

possuindo, dependendo do nível de impurezas ou da incidência dos raios sobre eles.

É uma propriedade muito estudada pela facilidade para obtê-la e a larga escala de minerais

que a possuem, se comparada a de minerais que possuem outros tipos de luminescências.

Forma

Na mineralogia, forma refere-se não simplesmente à aparência externa do mineral, mas

envolve conjuntos de faces classificadas de acordo com os seus elementos de simetria, como

prismas, pirâmides, pinacóides, domos, romboedros, trapezoedros, escalenoedros, pédions e

as formas do sistema cúbico como o cubo, octaedro, rombododecaedro e outros.

Assim, a aparência de um mineral é avaliada de acordo com estas formas acima, podendo ser

uma forma simples (um cubo) ou uma forma combinada (um prisma bipiramidado).

Fraturas

É a maneira como o mineral de rompe quandop isso não se dá ao longo das superfícies de

clivagem ou de partição. Temos aqui a seguintes classificação:

Conchoidal, quando se assemelha à superfície interna de uma concha;

Fibrosa ou estilhaçada, quando aparecem estilhaços ou fibras;

Serrilhada, quando a superfície de fratura é irregular, denteada;

Irregular, quando o mineral quebrado forma superfícies rugosas e irregulares.

Fusibilidade

É a propriedade que os minerais têm de se fundirem ou não. Existem minerais Fusíveis e

Não fusíveis. Para determinar o grau de fusibilidade de um mineral é utilizado o teste de calor

(vela, queimador de Bunsen ou maçarico). Minerais fusíveis serão enquadrados na escala de

fusibilidade:

(1) Estibnita (525°C)- funde-se na chama da vela;

(2) Calcopirita (800°C)- Funde-se na chama do queimador de Bunsen;

(3) Granada (1050°C)- não funde no queimador de Bunsen, mas funde fácil no maçarico;

(4) Actinolita (1200°C);

(5) Ortoclásio (1300°C)- Arestas arredondam-se no maçarico;

(6) Bronzita (1400°C)- Não se funde no maçarico, extremidades se arredondam;

(7) Quartzo (1710°C)- Não se funde no maçarico.

25

Hábito

É um termo usado na descrição de minerais que envolve uma série de conceitos, desde a

forma cristalográfica até o agregado cristalino que o mineral apresenta.

Inclusões

São bolhas de gás, bolhas de líquidos ou pequenos sólidos que ocorrem dentro do mineral,

normalmente formados durante o crescimento do minerais. Podem ser orientados ou não e

fornecem importantes dados sobre temperatura de formação do mineral, entre outros. Importa

descrever tipos, formas, cores e outras propriedades das inclusões que ocorrem nos mineral.

Na gemologia, as inclusões normalmente diminuem grandemente o valor da gema. Em alguns

casos, podem ser muito interessantes, produzindo efeitos diferentes no material.

Como exemplo, um quartzo absolutamente livre de inclusões é usado para a confecção de

esferas ("bolas") cujo valor chega a 20.000 dólares uma esfera com 12 cm de diâmetro.

Iridescência

Quando sugem dentro ou na superfície do mineral uma série de cores espectrais ele é dito

iridescente. Quando interna, é produzida usualmente por um conjunto de fraturas ou clivagens.

Quando externa, normalmente devido a uma película ou revestimento superficial delgado.

Luminescência

É a emissão de luz por parte de um mineral quando isso não se dá pela incandescência. A

luminescência quase sempre é muito sutil e só pode ser observada no escuro.

A triboluminescência surge em alguns minerais quando estes são esmagados, riscados ou

esfregados, como a fluorita e a calcita.

A termoluminescência surge em alguns minerais quando aquecidos a temperaturas inferiores

ao vermelho, normalmente entre 50 e 100 graus. Novamente temos como exemplo a fluorita,

a calcita, a apatita e o feldspato.

Maclas

Maclas são cristais complexos, formados a partir de um agrupamento de dois cristais

gêmeos ou dois semi-cristais, segundo uma lei definida.

Este agrupamento pode se formar pela reflexão num plano onde os cristais geminados

parecem estar unidos simetricamente, que se chama PLANO DE MACLA, ou pela rotação em

torno de um eixo chamado EIXO DE MACLA.

A LEI DE MACLA afirma a existência de um eixo ou um plano de macla e dá a orientação

cristalográfica para o eixo ou plano, é o artifício geométrico.

As maclas podem ser classificadas quanto a:

*Aspecto:

- Justaposição (ou de contato)

26

Os cristais agrupam-se segundo um plano de composição ou superfície de contato, de modo a

dar a aparência de um cristal dividido em duas metades, uma das quais girou 180º em relação

a outra. Este giro chama-se Hemitropia.

- Interpenetração

Os cistais se interpenetram. Sua lei é definida por um eixo.

*Simetria:

- Composição

Nos cristais de simetria hemiédricas domina a tendência de formar maclas com simetria

aparente mais elevada, freqüentemente da classe holoédrica.

- Miméticas

Dão a aparênca de uma simetria superior. Algumas vezes parecem pertencer a outra classe do

mesmo sistema cristalino ou até mesmo cristais de sistemas diferentes.

*Número de indivíduos:

- Simples

Formada por dois cristais.

- Múltiplas

Formada por mais de dois indivíduos. Subdivididas em:

a)Polissindéticas: número teoricamente ilimitado de indivíduos, dispostos paralelamente entre

si.

b)Cíclicas: agrupamentos radiados e angulares, em forma de leque ou de roda, com número

limitado de cristais e depende do ângulo que formam entre si as superfícies de macla.

Magnetismo

É o fenômeno em que certas substâncias têm a propriedade de atrair o ferro e outros

metais.

*Imãs: são os corpos que possuem essa propriedade.

*Substâncias magnéticas: substâncias que são atraídas pelos imãs.

*Minerais magnéticos: minerais que em seu estado natural são atraídos por um imã,

normalmente em rochas ígneas e metamórficas.

A Magnetita (Fe3O4) - óxido de ferro e a Pirotita (Fe(1 - x)S)são os dois minerais magnéticos

comuns.

Obs.: existe uma variedade de Magnetita que tem por si própria o poder de atração e a

polaridade de um imã verdadeiro.

Muitos outros minerais, principalmente os que têm ferro, são atraídos pelo imã no campo

magnético de um eletroimã poderoso.

O eletroimã é usado para separar misturas de grãos minerais através das diferentes

suscetibilidades magnéticas.

*Curiosidades sobre o Campo Magnétic Terrestra:

- Os pólos magnéticos não são estáticos, por haver uma velocidade relativa da crosta terrestre

em relação ao núcleo.

27

- O magnetismo da Terra pode ser causado pelo aparecimento de correntes elétricas criadas

devido ao atrito das diversas camadas internas da terra que encontram-se em movimento

relativo umas com as outras.

Opalescência

Trata-se de uma reflexão leitosa ou nacarada no interior do cristal. Como o nome já sugere,

observa-se isso em opalas.

Paragênese

As rochas são constituídas por um certo número de minerais diferentes. A paragênese

mineral é a associação em equilíbrio desses minerais. Para que uma associação de minerais

ser considerada em equilíbrio (Paragênese), os componentes da rocha devem estar em

contato mútuo.

Nas rochas ígneas os minerais geralmente pertencem a uma mesma paragênese. Isso

acontece porque a massa fundida magmática é uma solução homogênea dos componentes

que formam essa rocha. Entretanto, nas rochas metamórficas provenientes dos sedimentos, a

composição pode não ser idêntica. Portanto, é bem possível que todos os minerais observados

ao microscópio não pertençam a uma mesma paragênese. Um protólito pode gerar

paragêneses distintas, de acordo com os fatores atuantes no metamorfismo.

Piezoeletricidade

Propriedade elétrica de alguns minerais de produzir cargas elétricas de diferentes sinais na

sua superfície, quando se desenvolve uma pressão nas xtremidades de um dos seus eixos. Só

podem desenvolver essa propriedade aqueles cristais sem centro na sua simetria, que formam

eixos polares.

A Piezoeletricidade pode ser apicada na comunicação submarina.

A Turmalina possui essa propriedade, sendo usada em aferidores de pressão. O Quartzo é

um dos mais importantes minerais piezoelétricos com uma pressão leve paralela a um eixo

elétrico. O corte da lâmina de quartzo é feito paralelo ao eixo Z, de forma que o comprimento

da placa seja paralelo a X ou Y. A orientação de suas placas é usada é usada para controlar a

freqüência e o comprimento da onda em aparelhos eletrônicos e rádios. Já na Segunda Guerra

Mundial houve uma grande demanda pela quantidade de lâminas de quartzo sendo aplicadas

em equipamentos de guerra e assim foram desenvolvidas muitas lâminas para fins diferentes.

Em laboratórios estão sendo criadas substâncias cristalinas sintéticas que desenvolvem muito

esta propriedade.

Piroeletricidade

Assim como a Piezoeletricidade, a Piroeletricidade é uma propriedade elétrica especial. Ela

aparece em minerais que cristalizam em classes de simetria sem centro de simetria. Consiste

na eletricidade originada pelo aumento de calor. Isso ocorre porque minerais que não têm

28

centro de simetria, quando aquecidos, emitem uma corrente elétrica, que se dá pelo

desenvolvimento simultâneo de cargas elétricas positivas e negativas nas extremidades de um

eixo do cristal.

Resumindo, Piroeletricidade é a capacidade de alguns cristais de adquirir carga elétrica ao

serem aquecidos. Um exemplo de mineral que possui essa propriedade é a Turmalina.

Existem dois tipos de Piroeletricidade:

* Primária: com um polo. (ex.: Turmalina)

* Secundária: com mais de um polo. (ex.: Quartzo)

Pleocroísmo

Fenômeno que certos minerais anisotrópicos, transparentes e coloridos, apresentam, de

absorverem a luz de maneira seletiva, segundo suas diferentes direções de vibração. Desta

forma, quando um mineral é pleocróico, girando-se a platina do microscópio, ele muda de cor.

Quando a direção de vibração para a qual se verifica a máxima absorção ficar paralela à

direção de vibração do polarizador inferior, a cor do mineral será escura. Por conseqüência,

quando a direção de vibração do polarizador inferior for paralela à direção de vibração para a

qual se observa a menor absorção, a cor exibida pelo mineral será clara.

*Pleocroísmo de Minerais Uniaxiais: os minerais uniaxiais coloridos que apresentam o

fenômeno do pleocroísmo, exibem duas cores extremas: uma na direção do raio extraordinário

e outra segundo a do raio ordinário. Assim, diz-se que estes minerais são dicróicos.

Ex.: Turmalina.

A turmalna tem índices de refração: ne= 1,631, ou seja, um mineral uniaxial negativo (ne <

nw), portanto com a direção de maior alongamento é a direção de "E" - raio extraordinário que

é coincidente com o eixo cristalográfico "c" e ao eixo óptico (E//c//eo).

*Pleocroísmo de minerais Biaxiais: os minerais biaxiais coloridos que apresentam o fenômeno

do pleocroísmo exibem três cores extremas de pleocroísmo, que são determinadas nas

direções X, Y e Z da indicatriz.

Como em um plano só pode haver dois índices de refração associados (posto que X, Y e Z são

perpendiculares entre si), é necessário observarmos as cores associadas uma, ou no máximo

duas a duas, nos diferentes cristais do mineral de interesse.

Ex.: Piedmontita.

A piedmontita (um sorossilicato da família do epidoto) possui índices de refração na=1,725;

nb=1,730 e ng=1,750, e portanto é um mineral de caráter óptico biaxial de sinal positivo.

Pseudomorfoses

Surge quando uma determinada substância ocorre com a forma de outra, por substituição,

alteração, incrustação ou outros tipos de processos.

Um exemplo pode ser a pirita, que é cúbica, ocorrendo como romboedros do sistema trigonal

porque substituiu cristais romboédricos de calcita que, esta sim, é trigonal.

29

Radioatividade

Os minerais que contém, por exemplo, Urânio, Tório, Potássio (K40) e Rubídio, ou seja,

elementos instáveis ou variedades raras instáveis de elementos que ocorrem normalmente

como estáveis, tanto na composição original quanto como impurezas, são radioativos. Esses

minerais decompõem-se naturalmente, e quando isso ocorre liberam enormes energias em

forma de radiação.

A radioatividade pode ser descrita como uma desintegração expontânea de certos núcleos

atômicos instáveis, formando um isótopo de núcleo estável.

U-Pb (Zircão), R-Sr (Granito), K-Ar (Hornblenda)

Fatores de importância mineralógica:

- a velocidade do decaimento;

- quantidade de calor no processo de decaimento;

- produtos do decaimento;

- a radiação envolvida (alfa, beta, gama)

Minerais metamictos: são minerais com elevada quantidade de substâncias radioativas, o que

pode destruir o retículo do cristal, tornando-o isótropo, apresentando estado semelhante ao do

vidro. Algumas vezes a estrutura pode ser restaurada por aquecimento.

A radioatividade nos minerais é de muita importância para a Geocronologia, onde obtemos

a idade da formação de afloramentos rochosos, obtidos através de cálculos do grau de

decomposição dos elementos radioativos que as rochas contém.

1g de U - 1,27 x 10-8 de Pb

Solubilidade

Ensaios Químicos Prévios (via úmida)

Nesses ensaios são empregados, especialmente como solventes, os ácids minerais HCl, HNO

e H2SO4.

*Grau de Solubilidade

Em geral é usado o HCl, embora em muitos minerais de brilho metálico como sulfetos,

arsenietos e compostos de Pb e Ag o HNO3 seja muitas vezes empregado. Menos

freqüentemente emprega-se H2SO4, água-régia ou HF.

O mineral deve ser antes pulverizado e solubilizado a quente em tubos de ensaio.

Recomenda-se filtrar a solução antes de acrescentar qualquer reagente.

*Fenômenos que acompanham a Solubilidade

a) Solubilidade sem efervecência: alguns óxidos (hematita, limonita); alguns sulfatos, muitos

fosfatos. Au e Pt só são solúveis em água-régia.

b) Solubilidade com efervecência:

CO2 - carbonatos em solução no HCl.

H2S - cheiro característico desagradável.

Cl2 - amarelo-esverdeado com cheiro irritante.

NO2 - vapores rutilantes sufocantes.

30

c) Coloração da solução:

De âmbar a vermelho-acastanhado: soluções clorídricas contendo Fe trivalente.

Verde: misturas de Cu, Fe e também Ni.

Azul: Cu, intensificada pela adição de amoníaco.

d) Formação de resíduos insolúveis:

Geléia - indica a presença de silicato solúvel.

Resíduo pulvelurento - pode também indicar silicato.

Resíduous brancos - minerais contendo Sn, Sb, As e PbS são oxidados em presença de HNO3

concentrado.

Resíduo amarelo - pode indicar presença de tungstênio.

Tenacidade

A tenacidade é uma propriedade física dos minerais que depende da coesão e da

elasticidade. É a resistência que os minerais oferecem ao serem rompidos, esmagados,

curvados ou rasgads.

Em relação a tenacidade, os minerais podem ser classificados da seguinte forma:

1) Quebradiço: um mineral que se rompe ou pulveriza facilmente.

Exs.: Pentlandita, Pirita, Cobaltita, Proustita.

2) Maleável: um mineral que pode ser transformado em lâminas delgadas por percussão.

Exs.: Cobre, Ouro, Prata, Platina, Ferro.

3) Séctil: um mineral que pode ser cortado em aparas delgadas com o uso de um canivete.

Exs.: Bismuto, Argentina (muito Síctil), Calcita (imperfeitamente Síctil).

4) Dúctil: um mineral que pode ser estirado para formar fios.

Exs.: Cobre, Ouro, Platina, Prata.

5) Flexível: um mineral que se encurva mas não volta à sua forma primitiva quando a pressão

cessa.

Exs.: Folhas de Grafita, Lâminas de Ouro-pigmento, Lâminas de Molibdenita.

6) Elástico: um mineral que se encurva e, ao cessar a pressão, retorna à sua forma original.

Ex.: Mica

Termoluminescência

A termoluminescência é a emissão de luz por meio do aquecimento dos minerais em baixa

temperatura, entre 50 e 475ºC, sendo inferior à temperatura de incandescência.

Certos minerais não metálicos e anidros, sobretudo os que contêm elementos alcalino-

terrosos, como o cálcio, mostram esta propriedade. A termoluminescência é observada

normalmente apenas durante o primeiro aquecimento, e não no reaquecimento, sendo que não

é uma forma de transformação do calor em luz. A energia da luminescência já está presente

no mineral, e é liberada através da excitação por leve aquecimento. Por outro lado, a

incandescência é realmente uma transformação de calor em luz. O mineral com

31

termoluminescência extinta pode ser recuperado quando é exposto a um raio excitante de alta

energia, tais como radiação nuclear e raios-x, isto é, o mineral é recarregado.

A Fluorita (CaF2) é um típico mineral termofluorescente. Além disso, a Calcita (CaCO3),

Apatita (Ca(PO4)3(OH,F, Cl)), Escapolita (Na4Al3Si3O24Cl - Ca4AlSi3O8 - CaAl2Si2O8) e

Quartzo (SiO2) mostram termoluminescência.

Através da comparação da intensidade de radiação nuclear (raio excitante) com a da

termoluminescência recuperada, pode-se determinar a idade do último evento térmico

(aquecimento) do mineral. Este método aplicado em quartzo e plagioclásio é eficiente para

datação (medir a idade da rocha ou mineral) de amostras com idade inferior à algumas

dezenas de milhares de anos, sendo útil para a Vulcanologia e Arqueologia.

Traço

É a cor do pó do mineral, que só pode ser observado através da margem do mesmo. É

obtido riscando o mineral contra uma placa branca, geralmente de porcelana. Esta propriedade

só é útil para identificar minerais opacos ou ferrosos, pois freqüentemente possuem traços

coloridos.

Minerais translúcidos ou transparentes possuem traço branco e minerais mais duros que a

porcelana (dureza ~7 na escala de Mohs) resulta no traço da porcelana e não do mineral.

Zonação

Zonação é o resultado de diferenças químicas. Se origina da composição da solução ou da

fusão muda durante o crescimento do cristal. Esse processo pode acontecer muitas vezes.

A zonação não precisa acontecer com a troca da cor. Por exemplo: a zonação e a troca de cor

do Plagioclásio só são visíveis ao microscópio.

A Zonação pode ser encontrada em Plagioclásios, Turmalinas, Fluoritas, etc.

3.3 PROCESSAMENTO OU BENEFICIAMENTO MINERAL

"A mineração é uma atividade que é (e continuará sendo) a principal provedora de materiais para a humanidade. Os desafios técnicos, sociais e ambientais que se colocam para a indústria mineral, em nível mundial, requerem o aperfeiçoamento e o contínuo desenvolvimento de novos métodos de mineração e de processamento de minerais que permitam minimizar os impactos ao meio ambiente e, ao mesmo tempo, fornecer os recursos necessários para a economia." (www.mining.ubc.ca)

Na litosfera do planeta Terra encontra-se rochas de variadas origens, formadas, por

exemplo, pela solidificação de materiais provenientes do manto, por precipitação de soluções

aquosas, por recristalização de outros materiais e pelo acúmulo através de milhões de anos de

resíduos de outras rochas previamente formadas. Raramente as rochas são constituídas por

um só mineral (calcários calcíticos representam um exemplo de rochas basicamente

monominerálicas), constituindo-se na maioria das vezes de uma combinação de minerais

32

diferentes em proporções variadas. As rochas podem também se apresentar como massas

coerentes de materiais de origem orgânica, como no caso dos carvões minerais. Em qualquer

caso, também na grande maioria das vezes apenas uma porção (pequena) dos constituintes

das rochas apresenta interesse econômico e social. Os minérios podem ser então definidos

como uma rocha que pode ser trabalhada economicamente num dado local, em uma

determinada época e por um certo lucro. O objeto da disciplina título deste livro é tornar viável

o aproveitamento de rochas especiais – os minérios.

Por milhares de anos os seres humanos têm dependido dos minérios para o

desenvolvimento da civilização como a conhecida nos dias atuais e para o seu próprio

sustento. A inexistência de um maior conhecimento da constituição das rochas e de fontes de

energia disponíveis, limitou temporalmente o campo de atuação do Tratamento de Minérios

aos últimos 5 séculos, e, de uma forma mais intensa, há pouco mais de 150 anos. Antes disto,

entretanto, algumas poucas aplicações de operações tipicamente de tratamento de minérios

aconteceram para beneficiar alguns poucos minérios, especialmente de ouro, prata, chumbo e

cobre. Estas aplicações mais antigas do tratamento de minérios aconteceram através do

reconhecimento pelos seres humanos que certos constituintes dos minérios, especialmente os

metais nativos e alguns minerais metálicos, possuíam propriedades especiais que podiam ser

empregadas para eliminar materiais inúteis (minerais de ganga) e, ao mesmo tempo,

concentrar (aumentar a participação) dos materais úteis (minerais-minério) no produto final

destas operações.

Cerveira, já em 1948, colocava de forma clara os benefícios dos avanços do campo de

conhecimento do tratamento de minérios à sua época: “A Preparação de Minérios ..., tem sido

posta em face de exigências várias: a de procurar solução para o tratamento de tonelagens

diárias cada vez mais elevadas; a de concentrar, economicamente, minérios progressivamente

mais pobre e que não comportam grandes despesas de preparação; a de aproveitar e separar

minérios mais complexos (alguns tidos em épocas anteriores como “intratáveis”); a de

descobrir processos de enriquecimento capazes de, com reduzidas despesas, permitirem

recuperações sucessivamente mais altas e fornecerem concentrados cada vez mais puros,

etc.”

Sem dúvida a colocação de Cerveira (1948), embora feita há mais de meio século,

continua sendo plenamente válida para descrever os desafios que hoje são encontrados pelos

tratadores de minérios. Deve-se apenas acrescentar, talvez substituindo-se o etc. ao final do

texto, a necessidade de se também escolher e empregar processos que sejam os mais

adequados em relação ao meio ambiente e à saúde e segurança das pessoas.

Possivelmente o primeiro texto de tratamento de minérios foi o livro de Agrícola (1554),

publicado postumamente e que trata em vários de seus capítulos, do estado-da-arte do

beneficiamento de minérios na Europa renascentista do século XVI. Muito bem ilustrado, o

livro mostra operações de tratamento de minérios que até hoje fazem parte dos circuitos de

processos sucessivos que caracterizam este campo da engenharia. Colocadas lado a lado com

equipamentos atualmente empregados para a mesma finalidade, pode-se avaliar de uma

33

forma clara o quanto se evoluiu tanto em escala como em tecnologia. As figuras 1.1 e 1.2

mostram exemplos desta evolução, respectivamente para o caso de operações de

fragmentação e concentração gravítica.

(a) (b)

Figura – Moagem a úmido: (a) século XVI e (b) século XXI

Figura 1.2 – Concentração gravítica: (a) século XVI – calhas e (b) século XXI - espiriais

Mais recentemente, Salum (2003) e Luz e Lins (2002) discutem os avanços tecnológicos do

Tratamento de Minérios ao longo do último século. Como um número significativo de avanços

na área corresponde a inovações de cunho tecnológico, elas ocorreram sempre em países

mais industrializados. Em outro trabalho recente, Wright (1997), discute a grande importância

do campo da mineração como um todo e do Tratamento de Minérios, em particular, para

desenvolvimento tecnológico dos Estados Unidos. Este autor demonstra, de forma irrefutável,

que o desenvolvimento tecnológico do setor mineral, conseguido nos Estados Unidos ao longo

do século XX, apresentou características tais que deve ser empregado como exemplo para os

outros setores industriais e para outras nações. Wright destaca, por exemplo, a liderança

conseguida pelos Estados Unidos na produção de diversos bens minerais e faz uma clara

ligação desta liderança com a capacidade dos profissionais do setor. Assim, não é

surpreendente que inúmeras inovações no âmbito do Tratamento de Minérios tenham se

originado nos EUA.

34

CONCEITOS

O processamento ou beneficiamento mineral pode ser conceituado como o conjunto de

operações básicas que são realizadas em uma matéria prima mineral (minério bruto) com o

objetivo de se obter sua adequação, ou seja, produtos comercializáveis. A terminologia técnica

inclui diversos termos que podem ser empregados para conceituar esse conjunto de

operações.

Autores nacionais têm utilizado tradicionalmente o termo tratamento de minérios (Peres e

colaboradores, Silva, Trajano e Beraldo, por exemplo), para designar todo o conjunto dessas

operações básicas enquanto autores estrangeiros vêm, modernamente, adotando, com maior

freqüência, o termo processamento (Kelly e Spottiswood, Weiss, Wills e muitos outros).

Os principais eventos da área, hoje, em nível internacional, têm utilizado nos seus títulos a

palavra processamento (por exemplo, o Congresso Internacional de Processamento Mineral -

"Internacional Mineral Processing Congress", já com sua 22a edição realizada em 2003, na

República da África do Sul). No Brasil, o evento mais tradicional utiliza o termo tratamento de

minérios (XX Encontro Nacional de Tratamento de Minérios e Metalurgia Extrativa a ser

realizado em junho do corrente ano em Florianópolis).

Periódicos especializados de renome têm adotado de forma preferencial o termo

processamento. Dentre esses incluem-se os seguintes: "International Journal of Mineral

Processing", "Mineral and Metallurgical Processing", Minérios Extração e Processamento,

"Aufbereitungs Technik", "Mineral Processing Review".

É também importante observar que em outras línguas latinas (espanhol e francês), assim

como em Portugal, há uma preferência pelo termo mineralurgia, neologismo derivado, sem

dúvida, do termo metalurgia (do grego "metallon"- metal + "ourgia" - trabalho).

Muitas escolas de ensino superior no país têm adotado indistintamente os termos

tratamento, beneficiamento e processamento mineral, indicando que podem ser considerados

como sinônimos. Na UFMG, o termo tratamento é utilizado como título das disciplinas

curriculares tanto em nível de graduação quanto de pós-graduação. Emprega-se também o

termo beneficiamento em um caso na UFMG. Embora mais empregado no caso de carvões

minerais, o termo Preparação de Minérios (e de Carvões) também é empregado no Brasil e

em outros países de língua portuguesa.

O conjunto de operações realizadas no processamento de uma matéria prima mineral inclui

dentre outras: a fragmentação (redução do tamanho de blocos e/ou partículas), separação por

tamanho (colocação dos materiais dentro de uma faixa adequada de tamanho), concentração

(separação de espécies mineralógicas de valor econômico das demais), separação

sólido/liquído (recuperação da água utilizada nas operações e disposição de rejeitos) e

diversas outras operações auxiliares (manuseio, transporte, amostragem, estocagem, etc). A

35

0

20

40

60

80

100

1 10 100 1000

Tamanho (µµµµm)

Efi

cên

cia

(%

)

tabela 1.1 apresenta de forma resumida as fases citadas acima e exemplos de operações

realizadas em cada um dessas fases. O que deve, entretanto, ser muito bem enfatizado é que,

em quase a totalidade dos casos de aplicação industrial do tratamento de minérios, as diversas

operações das diversas fases se apresentam de forma conjunta, arranjadas seqüencialmente

de forma a maximizar a recuperação dos minerais úteis contidos no minério e adequar os

produtos obtidos aos

seus usuários.

Um outro aspecto

que deve ser enfatizado

desde o início relaciona-

se à principal variável de

praticamente todos os

processos de tratamento

de minérios - a distribuição

de tamanho de partículas (distribuição granulométrica). Ela afeta o desempenho de todas as

operações e é, em muitos casos, uma característica que se busca como meta em produtos

intermediários e/ou finais do tratamento de minérios. De importância extrema no âmbito do

tratamento de minérios, a distribuição de tamanho de partícula está presente, intrinsecamente,

nos aspectos cinéticos das diversas operações, lembrando-se aqui que, também na grande

maioria dos casos, os processos são contínuos. Assim, partículas de tamanho diferentes terão

respostas diferentes ao processo a que estão sendo submetidas, pelo simples fato de

possuírem tempos de residência diferentes que são função dos seus tamanhos. Assim, se

forma genérica pode-se sempre esperar que qualquer processo responderá de forma otimizada

para certas faixas de tamanho, gerando curvas de resposta e eficiência similares às que são

mostradas de forma geral na Figura 3.

Figura 3 - Efeito da distribuição de tamanho de partícula na eficiência de dois processos

genéricos de Tratamento de Minérios.

36

REQUISITOS FUNDAMENTAIS DO TRATAMENTO DE MINÉRIOS

Revestido de uma natureza básica nitidamente econômica, o Tratamento de Minérios

viabiliza o aproveitamento de diversos recursos minerais cada vez mais complexos e com

menor teor de substância (mineral) útil. As principais características dos produtos obtidos a

partir de operações de tratamento de minérios estão relacionadas à qualidade física e

composição química dos mesmos. Além da garantia de que as propriedades de interesse do

usuário final dos produtos estejam em níveis adequados, as operações de tratamento de

minérios "fabricam" produtos com um grau de homogeneidade bastante superior aos minérios

in natura. Esta maior constância também é de extrema importância para a vasta maioria de

usuários finais.

Outro aspecto de extrema relevância para as operações de tratamento de minérios que

envolvem a concentração (separação) de minerais constitui-se em um conjunto de três

requisitos fundamentais:

• LIBERAÇÃO DAS FASES CONSTITUINTES DO MINÉRIO;

• EXISTÊNCIA DE PROPRIEDADE DIFERENCIADORA DOS MINERAIS;

• SEPARABILIDADE DINÂMICA.

A liberação das fases constituintes do minérios é essencial para que operações de

concentração sejam aplicadas e precisa ser alcançada, na grande maioria das vezes, através

do emprego de operações de fragmentação. Existem poucas exceções como no caso dos

minerais "pesados" encontrados em depósitos de areias de praia onde todo o trabalho de

liberação das fases já foi feito pela ação ao longo do tempo geológico das forças da natureza.

Após a obtenção de partículas mono-minerálicas é necessária explorar uma (ou mais)

propriedade diferenciadora para efetivamente concentrar certos minerais (obtendo-se um

concentrado). Para que isso possa ocorrer, a separação destes minerais deve ser efetiva

quando o minério contendo os minerais liberados é submetido ao campo de separação. As

respostas dos diferentes minerais enquanto submetidos ao campo de (forças de) separação

devem permitir que trajetórias diferentes sejam percorridas por minerais diferentes durante o

tempo em que o campo de forças de separação atua - separabilidade dinâmica.

4. MINERALOGIA APLICADA

As propriedades físicas e químicas das rochas e de seus minerais constituintes são de

grande importância quando se considera o seu aproveitamento. A influência destas

propriedades é observada, na prática, nas operações de lavra e de beneficiamento.

No caso específico do processamento, a caracterização das principais propriedades dos

minerais é de fundamental importância para a definição da rota de processo. A composição

química e mineralógica pode, desta forma, conferir, por exemplo, comportamento bastante

distinto para dois materiais composição similar.

37

A Tabela 4 mostra um exemplo interessante dos minerais que podem ocorrer nos minérios

de ferro. Observe-se que neste caso a composição química apresentada é teórica, calculada a

partir da fórmula química do mineral, e que a maioria dos minerais listados já foi identificada

em minérios de ferro do Quadrilátero Ferrífero de MG.

CARACTERIZAÇÃO FÍSICA

1. PROPRIEDADES RELEVANTES PARA A CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA

A caracterização tecnológica envolve todos os trabalhos e estudos desenvolvidos para o

conhecimento das principais propriedades de um material de tal forma que se possa: avaliar a

possibilidade de aplicações industriais; estabelecer uma seqüência lógica de operações

visando o processamento industrial.

O trabalho desenvolvido na caracterização tecnológica pode ser comparado, por analogia,

com aquele realizado por um médico que se vale de uma série de exames para avaliar as

condições de saúde de um paciente e para propor um tratamento adequado caso seja

necessário. No caso dos bens minerais, o “paciente” é o material em estudo.

Diversos “exames” devem ser efetuados no sentido de se obter o maior número possível de

informações que dêem ao tratador de minérios subsídios necessários para se propor uma rota

de processamento mais adequada tendo em vista o atendimento de um mercado consumidor.

Uma propriedade diferenciadora, avaliada pela caracterização, é explorada quando um dos

objetivos do processamento industrial é a separação entre as espécies minerais presentes.

38

39

40

41

A tabela abaixo mostra as principais propriedades diferenciadoras exploradas e os

correspondentes métodos de tratamento utilizados.

Tabela – Propriedades diferenciadoras e os correspondentes métodos de tratamento utilizados.

PROPRIEDADE DIFERENCIADORA MÉTODO DE TRATAMENTO

cor, brilho, fluorescência, radioatividade cata manual, seleção automática

peso específico, forma separação gravítica

susceptibilidade magnética separação magnética

condutividade elétrica separação eletrostática

tamanho, forma, densidade peneiramento, classificação

reatividade de superfície flotação, agregação/dispersão, aglomeração

reatividade química hidrometalurgia

comportamento térmico pirometalurgia

fragmentabilidade fragmentação

Um outro ponto que deve ser enfatizado é que torna-se indispensável a obtenção de

amostras representativas do material em estudo. Uma grande dificuldade nessa análise é a

manutenção da representatividade, levando-se em conta que a quantidade da massa do

material analisado é infinitas vezes menor àquela encontrada na jazida. O conhecimento da

teoria e aplicação das técnicas de amostragem nesta hora é fundamental.

2. TAMANHO E DISTRIBUIÇÃO DE TAMANHO

A definição das condições de operação de um determinado processo de tratamento pode exigir o

conhecimento prévio da distribuição de tamanho das partículas a serem processadas. Pode-se dizer que

para a maioria dos processos a definição prévia do que se entende por tamanho das partículas é

importante não só na especificação da finura desejada do produto como também no cálculo da energia

necessária para produzi-lo.

Desta forma, compreende-se que tamanho é um parâmetro importante, dentro do

Tratamento de Minérios, e sua definição está normalmente relacionada a um critério. A

definição de maior e menor para objetos regulares e de mesma forma, para duas esferas por

exemplo, pode ser obtida intuitivamente através do critério volume. Outros critérios que podem

ser utilizados são: massa, superfície, uma determinada dimensão, área de projeção, entre

outros. Quando a definição, contudo, recai em objetos irregulares, como as partículas minerais

originadas quase sempre pela fragmentação (quebra), torna-se necessário a utilização de um

critério que seja mais adequado. Dois são os critérios mais utilizados para a definição de

tamanho em tratamento de minérios:

42

i. passagem/retenção em abertura geométrica - a definição de maior ou menor passa a

ser condição de passar ou não por uma abertura geométrica;

ii. comportamento em meio fluido (água ou ar): a definição de maior ou menor passa a

ser dada pelo comportamento distinto que diversas partículas possam ter num meio

fluido, em função de seu tamanho e em presença de uma combinação de forças

naturais e/ou introduzidas no sistema.

Diversas equações foram propostas na literatura para descrever matematicamente a

distribuição granulométrica de uma amostra. Duas podem ser destacadas por sua importância:

a) equação de Gates-Gaudin-Schumann

(2.1)

onde:

Y = % passante acumulada no tamanho x

m, k = constantes

ou, aplicando-se logaritmo decimal em ambos os membros desta equação:

log Y = m log x + log 100 – m log k

Neste caso, se o gráfico log Y em função de log x apresentar um valor alto para o coeficiente

de correlação, isto é, indique que os pontos representam uma reta, os valores de m (inclinação

da reta) e k (obtido pela determinação do intercepto no eixo yy, que é igual a log 100 – m log

k) podem ser determinados.

b) equação de Rosin Rammler

(2.2)

onde:

Y = % retida acumulada

m, k = constantes

ou aplicando-se duas vezes logaritmo neperiano em ambos os membros da equação:

ln (ln (100 / Y)) = ln x – m ln k

De forma semelhante, se o gráfico ln (ln (100 / Y)) em função de ln x apresentar um valor alto

para o coeficiente de correlação os valores de m (inclinação da reta) e k (obtido pela

determinação do intercepto no eixo yy, que é igual a –m ln k) podem ser determinados.

( )mk/xY =

m)k/x(e.100Y −=

43

3. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA

O conhecimento da distribuição de um conjunto heterogêneo de partículas é conhecido

como análise granulométrica. Dentro do contexto geral do tratamento de minérios a análise

granulométrica decorre da necessidade de avaliar a distribuição de tamanhos existentes em

amostras representativas de materiais “in-natura” ou produtos de processamento mineral. Ela é

uma ferramenta importante tanto nos estudos de caracterização tecnológica de minérios

quanto no controle de qualidade de um produto para comercialização, na seleção de

equipamentos ou processos de beneficiamento de minérios.

Vários métodos foram desenvolvidos com essa finalidade baseados, quase sempre, na

similaridade geométrica ou hidrodinâmica das partículas minerais. A tabela , mostrada a

seguir, apresenta os principais métodos utilizados para análise granulométrica e as faixas de

tamanho aplicáveis a cada um deles. Observe-se neste caso que métodos aplicáveis à uma

mesma faixa granulométrica podem não fornecer resultados muito próximos.

Tabela - Principais métodos utilizados para análise granulométrica.

MÉTODO FAIXA DE APLICAÇÃO (µM)

Peneiramento 100.000 – 37

Sub-Peneiramento 75 – 10

Microscopia Ótica 50 - 0,25

Centrifugação 40 – 5

Sedimentação (gravitacional) 40 – 1

Microscopia Eletrônica 1 – 0,005

O sub-peneiramento é aplicado normalmente para faixas de tamanho inferiores a 37 µm.

Alguns equipamentos foram desenvolvidos com essa finalidade e podem utilizar a injeção de

ar tanto para manter o material disperso quanto para desobstruir as aberturas de passagem.

A microscopia envolve a determinação do tamanho da partícula através de inspeção visual

direta. Essa inspeção pode ser feita através de equipamentos óticos ou utilizando feixes de

elétrons (microscopia eletrônica). A microscopia ótica trabalha numa faixa de tamanho de 150

a 0,8 µm. A utilização de fontes de luz como a ultravioleta pode estender esse limite inferior

de aplicação até 0,01 µm. A microscopia eletrônica é utilizada através de duas técnicas

distintas: microscopia de transmissão e microscopia de varredura. Na primeira há passagem

de um feixe de elétrons através de uma amostra de tal maneira que é possível observar-se a

imagem de contorno das partículas em uma tela fluorescente ou disco fotográfico. A faixa de

tamanho utilizável nesse método é de 0,001 a 5 µm. Na segunda técnica o feixe de elétrons

interage com a amostra produzindo uma emissão secundária de elétrons que podem ser

captados e colocados numa tela de televisão para a observação. Observe-se que nesse

44

método é possível obter-se profundidades de campo 300 vezes superiores à microscopia

ótica.

O cyclosizer é um equipamento que utiliza a centrifugação para análise granulométrica.

Figura - Cyclosizer Warman.

Opera normalmente na faixa entre 8 e 50 µm para minerais com densidade similar ao

quartzo (2,7) podendo ir até abaixo de 4 µm para minerais de maior densidade. O material

alimentado neste aparelho é separado em cada um dos cinco ciclones de tal forma que ao

final da operação se possa recolher as frações retidas em cada um deles. Valores típicos para

os tamanhos de corte do cyclosizer são mostrados na tabela.

Tabela - Tamanhos de corte típicos de um cyclosizer.

Número do Ciclone Tamanho Limite (µm)

1o 42,7 ± 0,5

2o 30,5 ± 0,5

3o 22,1 ± 0,5

4o 15,0 ± 0,5

5o 12,0 ± 0,5

A sedimentação é o critério utilizado em vários métodos existentes. Baseia-se na

constatação que a velocidade de sedimentação é função do tamanho da partícula. Aplica-se a

faixas de tamanho inferiores a 40µm e em condições hidrodinâmicas determinadas (regime

laminar). Alguns métodos são bastante utilizados como: pipeta de Andreasen,

fotosedimentação e sedimentação de raios X, sedimentação em béquer e balança de

sedimentação. O diâmetro de partículas é determinado normalmente pela equação de Stokes,

mostrada abaixo:

45

non raa =

µ

ρ−δ=

)(dgV

2

(3.1)

onde:

V = velocidade de sedimentação (m/s)

δ = massa específica das partículas sólidas (kg/m3);

ρ = massa específica do líquido (kg/m3);

g = aceleração gravitacional (m/s2);

d = diâmetro da partícula (m)

η = viscosidade do líquido (kg/m.s)

A análise granulométrica por peneiramento é o método de mais antigo e bastante utilizado

na prática laboratorial, conforme visto na tabela 3.1, para uma ampla faixa de tamanhos. As

peneiras utilizadas apresentam uma superfície de peneiramento (malha) constituída, quase

sempre, por fios trançados perpendicularmente de tal maneira a formar aberturas que podem

ser quadradas ou retangulares (figura) sendo as primeiras mais utilizadas na prática.

Figura - Representação esquemática de duas superfícies de peneiramento.

O número de aberturas existentes por polegada linear é denominado mesh. Assim, uma

peneira de 35 mesh terá 35 aberturas em 1”. É usual e conveniente, no entanto, sempre

referir-se ao valor da abertura da peneira ao invés de se especificar em termos do conceito de

mesh.

O procedimento adotado, na análise granulométrica por peneiramento, caracteriza-se pela

utilização de uma série padronizada de peneiras (escala granulométrica) cujas aberturas

guardam uma relação (progressão geométrica) entre si:

(3.2)

onde:

an = a abertura de ordem n

ao = a abertura de referência ou base da escala

46

20 cm20 cm

r = razão da escala ou seja a relação constante entre duas aberturas sucessivas de peneiras

Algumas séries mais utilizadas na prática são mostradas na tabela 3.3. Os tipos de peneiras

mais utilizados em laboratório são mostrados na figura 3.3.

Figura 3.3 – Peneiras utilizadas em laboratório.

Tabela 3.3 - Séries de peneiras mais utilizadas.

USBM ABERTURA(mm)

PENEIRA TYLER ABERTURA(mm)

PENEIRA ABNT ABERTURA(mm)

PENEIRA

107.6 4.24” 108

101.6 100

90.5 3 1/2” 90

76.1 3” 76

64.0 2 1/2” 64

53.8 2.12” 54

50.8 50

45.3 1 3/4” 45

38.1 1 1/2” 38

32.0 1 1/4” 32

26.9 1.06” 26.8 27

25.4 1” 25

22.6 7/8” 22.5

19.0 3/4” 18.6 0.742 19.0

16.0 5/8” 16.0

13.5 0.530” 13.4 13.5

12.7 12.5

11.2 7/16” 11.2

9.51 3/8” 9.47 0.371 9.5

8.0 5/15” 8.0

6.73 0.265” 5.70 3# 6.8

6.35 6.3

5.66 n 3 1/2 5.6

4.76 4 4.74 4# 4.8

4.00 5 4.0 n 5

3.36 6 3.35 6# 3.4 6

2.83 7 2.8 7

47

2.38 8 2.36 8# 2.4 8

2.00 10 2.0 10

1.68 12 1.65 10# 1.7 12

1.41 14 1.4 14

1.19 16 1.18 14# 1.2 16

1.00 18 1.0 18

0.841 20 0.837 20# 0.840 20

0.707 25 0.700 25

0.595 30 0.592 28# 0.600 30

0.500 35 0.500 35

0.420 40 0.419 35# 0.400 40

0.354 45 0.350 45

0.297 50 0.296 48# 0.300 50

0.250 60 0.250 60

0.210 70 0.209 65# 0.210 70

0.177 80 0.175 80

0.149 100 0.148 100# 0.150 100

0.125 120 0.125 120

0.105 140 0.105 150# 0.105 140

0.088 170 0.088 170

0.074 200 0.074 200# 0.075 200

0.063 230 0.063 230

0.053 270 0.052 270# 0.053 270

0.044 325 0.044 325

0.037 400 0.037 400# 0.037 400

Os resultados de uma análise granulométrica são apresentados na forma de tabela ou

gráficos. A tabela contém normalmente as peneiras utilizadas com suas correspondentes

massas retidas. Cálculos de % retida em cada peneira (% retida simples) e % retidas e

passantes acumuladas são também apresentadas. Diversos tipos de gráficos podem ser

usados para representar a análise granulométrica mas é prática comum se apresentar os

resultados na forma do gráfico de % retida acumulada (ou passante) em função do logaritmo

da abertura da peneira. Alguns fatores podem influenciar o resultado de uma análise

granulométrica como:

i. amostra: é fundamental que a amostra utilizada seja representativa.

ii. tempo de peneiramento: deve ser adequado ao tipo de material e peneira(s)

utilizada(s). Um bom procedimento prático é encontrar o tempo através de ensaios

sucessivos com tempos crescentes até que a massa passante em uma ou mais

peneiras não varie mais do que 0,1%. Na prática, os tempos variam entre 10 e 30

min;

iii. tipo de peneiramento: características do material como umidade, tendência a

agregação e quantidade relativa de finos podem determinar o tipo de peneiramento a

ser efetuado. Os tipos utilizados são: a seco, a úmido, e combinado (a úmido,

inicialmente, para retirada da fração mais fina e posteriormente a seco para as demais

frações);

iv. massa mineral a ser ensaiada: o calculo da massa máxima presente em cada peneira

ao final de um ensaio de peneiramento é dado pela fórmula abaixo:

48

ρπ+

=4

D.

2

dd.2m

2

si

(3.3)

onde:

m = massa que pode ser retirada da peneira cessado o peneiramento;

di = abertura da peneira em questão;

ds = abertura da peneira imediatamente acima da escala;

D = diâmetro da peneira

ρ = densidade da amostra a ser ensaiada

Os resultados de uma análise granulométrica são mostrados, a seguir, como exemplo. Esta

análise foi realizada por peneiramento a seco e usando a série Tyler, utilizando uma amostra

mineral obtida por meio de técnicas de amostragem. Os resultados são apresentados, sob

forma de tabela (tabela 3.4) e de gráfico (figura 3.4).

Tabela 3.4 - Resultados de análise granulométrica por peneiramento

Peneira

(Mesh Tyler)

Abertura

(µm)

Massa retida

(g)

% Retida simples

% Retida acumulada

% Passante acumulada

+35 419 30 11 11 89 +48 296 40 15 26 74 +65 209 40 15 41 59

+100 148 50 19 60 40 +150 105 25 9 69 31

+200 74 15 6 75 25 +270 52 20 7 82 18 +400 37 20 7 89 11

-400 37 30 11 100 0 Total 270 100,00

49

Figura 3.4 – Gráfico de porcentagem passante acumulada em função do tamanho.

4. FORMA DE PARTÍCULAS

Forma de Partículas

Existem algumas situações no processamento mineral cujas propriedades podem ser afetadas

pela forma das partículas tais como: área de superfície, densidade e fluidez das polpas.

Alguns termos têm sido usados para indicar qualitativamente a natureza da forma de

determinadas partículas. A TabeIa 4.1 indica algumas destas formas.

Tabela 4.1 - Definições de forma de partículas

Terminologia Forma

Acicular Agulha

Angular Lado pontiagudo ou tendo forma poliédrica

grosseira

Cristalina Livremente desenvolvida em um meio fluido

de forma geométrica

Dendrítica Ramificações de forma cristalina

Lamelar Placas

Granular Forma irregular equidimensional

Esféricas Forma arredondada

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10 100 1000

Tamanho (micrômetros)

% P

assa

nte

Acu

mu

lad

a

50

Em geral, para partículas irregulares (comuns em sistemas minerais) a razão do volume para o

diâmetro da partícula ao cubo, e a área superficial para o diâmetro ao quadrado, são

constantes e definidas como fator de forma.

O fator de forma usado será, portanto, dependente do diâmetro nominal usado na medida cujo

valor pode ser relacionado, por exemplo, à uma esfera de referência. Uma das mais usadas

definições para o fator de forma é a esfericidade (ψ) dada por:

ψ = área superficial de uma esfera tendo o mesmo volume da partícula (1)

área superficial da partícula

Na análise granulométrica o fator de forma é um elemento importante na correlação entre

resultados de medidas de tamanho obtidas por diferentes métodos. Suponha, por exemplo,

que para uma amostra um método de análise A tenha fornecido um tamanho médio das

partículas igual a 32µm e por um método B 29,2µm. Supondo-se que a forma da partícula não

muda com o tamanho, o que é esperado para partículas finas, ao se multiplicar os diâmetros

obtidos pelo método B pela relação 32/29,2, obtém-se a distribuição destes diâmetros em A. A

razão destes diâmetros por si só é um fator de forma de grande utilidade.

6. ÁREA SUPERFICIAL

O conhecimento da área superficial de um conjunto de partículas é um parâmetro importante

em várias em diversas etapas do processamento de minerais. Esta área é normalmente

referenciada na unidade de massa ou na unidade de volume. Desta forma pode-se definir a

área superficial específica:

(6.1)

onde:

Sm = área superficial específica de uma partícula ou conjunto de partículas na unidade de

massa

Ap = área de uma partícula ou conjunto de partículas

mp = massa de uma partícula ou conjunto de partículas

p

pm m

AS =

p

pV V

AS =

51

(6.2)

onde:

SV = área superficial específica de uma partícula ou conjunto de partículas na unidade de

volume

Ap = área de uma partícula ou conjunto de partículas

Vp = volume de uma partícula ou conjunto de partículas

Medidas de área superficial de partículas são importantes e, às vezes, podem ser utilizadas

como medidas de finura. As técnicas podem envolver adsorção de gases, permeabilidade

gasosa, e difusão .

7. PERMEAMETRIA E BET

A técnica de adsorção gasosa envolve a determinação de uma quantidade de gás necessária a

formação de uma camada monomolecular na superfície a ser medida. O número de moléculas

requeridas para a formação desta camada pode ser avaliado, e desde que a área ocupada por

cada molécula seja conhecida (ou estimada) pode-se calcular a área de superfície.

Os métodos baseados na adsorção gasosa para medidas de área superficial utilizam a

equação de BET. A isoterma de BET para adsorção de multiplas camadas pode ser escrita

como:

(7.1)

onde:

P = pressão do gás adsorbato

Po = pressão de vapor do gás do adsorbato na temperatura de adsorção

Vm = volume requerido do gás adsorvido para formar uma monocamada completa

V = volume do gás adsrovido à pressão P

C ~ exp (Q1 – QL / R. T) sendo Q1 o calor de adsorção da 1ª camada e QL o calor de

liquefação no seio da solução

Um gráfico de P / V . (Po –P) em função de P / Po pode resultar em uma linha reta com

inclinação (C-1) / Vm.C e intercepto 1 / Vm . C.

Desta maneira, Vm pode ser determinado. Conhecendo-se a área molecular do adsorbato, a

( )( )

ommo P.C.VP.1C

C.V1

PPVP −

+=−

52

área superficial da partícula pode ser calculada por:

(7.2)

onde:

Sw = área de superfície especifica (m2/g)

N = número de Avogadro (6,023 x 1023 molec/molec-g.)

G = área ocupada por uma molécula de adsorbato (m2/molécula)

Vm = volume de uma monocamada (ml)

Mv = volume de uma molécula grama (22,410 ml)

Por exemplo, quando nitrogênio é usado:

V = 16,2 x10-20 m2 /molecula

(7.3)

Logo:

Sw = 4,35 . Vm (m2/g) para nitrogênio à temperatura líquida

Os métodos para medir área superfícial por adsorção de gás podem ser divididos em métodos

volumétricos e gravíticos. Análises gravíticas são as mais diretas requerendo a medida do

aumento em peso da amostra sólida após sua exposição a um gás ou vapor. Um exemplo de

aparelho é a balança de McBain-Bakr. Nos métodos volumétricos a pressão, volume e

temperatura de uma quantidade de adsorbato são medidas e a quantidade de gás presente

calculada. O material é então colocado em contato com o adsorbato e quando condições

constantes de pressão, temperatura e volume são atingidas, mostrando que o sistema está em

equilíbrio, a quantidade de gás é novamente calculada. A diferença entre as quantidades de

gás presentes inicialmente e no final da operação representa a quantidade adsorvida de gás.

A área de superfície específica pode também ser determinada por métodos de permeabilidade.

De acordo com equação de Carman-Kozeny existe uma relação linear entre queda de pressão

e a taxa de fluxo de gás através de um leito de partículas empacotado dada por:

(7.4)

onde:

Sw = área de superficial específica (área/massa)

Ps =densidade da amostra

X = fator relacionado com as características do leito poroso

n = viscosidade do gás

MvVm.G.N

SW =

( ) ( )22410

Vm.10x2,1610x023,6Sw

2023 −

=

( )P.

L.C1

C.

ufPs.n.X

1Sw

2

3

22

−=

53

C = porosidade (volume de vazios/volume do leito)

uf = velocidade média do fluido através do leito

P = queda de pressão do gás através do leito ("pressure drop")

L = espessura do leito

Alguns autores têm proposto equações de fluxo que não envolvam relações diretas entre taxa

de fluxo e queda de pressão. Entretanto, para baixas taxas de fluxo e partículas maiores que

aproximadamente 5µm esta relação é válida.

Instrumentos para determinar a área superficial específica por permeabilidade se dividem nas

de fluxo constante e volume constante. No primeiro caso a queda de pressão (fluxo) através

do leito é mantida constante. No segundo caso, um volume fixo de gás é passado através do

leito criando diferentes pressões através do mesmo até que um decréscimo pré-determinado

de pressão seja obtido. Instrumento utilizado para a pressão constante é o aparelho de Fisher,

e para volume constante o de Blaine.

8. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA ON LINE

Existem basicamente dois tipos de medidores de tamanho de partículas on line que têm sido

usados com sucesso. Um dos dois tipos de medidores baseia-se na atenuação de ondas ultra-

sônicas geradas por um transmissor e detectadas por um receptor colocado em posição oposta

ao transmissor. Neste tipo de equipamento uma pequena parte do fluxo da polpa do processo

é desviada através de um amostrador de fluxo contínuo passa por um desaerador centrífugo

para a remoção de bolhas de ar. Após a desaeração a polpa é encaminhada para um

recipiente aberto, figura 8.1 onde passa na região do feixe de ultra-som e transborda na parte

superior do recipiente sendo encaminhada novamente para o processo. Variando-se a

freqüência ultra-sônica é possível determinar-se frações de tamanho de partículas diferentes.

A faixa de tamanho em que o equipamento é aplicado varia entre cerca de 25 a 300 µm(d80) e

ampla faixa de porcentagem de sólidos(4 a 60%).

Receptor

Fluxo

Receptor

Transmissor

Transmissor

Receptor

Fluxo

Receptor

Transmissor

Transmissor

Receptor

Fluxo

Receptor

Transmissor

Transmissor

Receptor

Fluxo

Receptor

Transmissor

Transmissor

54

Figura 8.1. Câmara de ultra-som.

O outro tipo de medidor de tamanho de partículas tem como princípio de funcionamento o

espalhamento de um feixe de luz monocromática (laser) ao atravessar o fluxo de partículas. A

luz é espalhada segundo um modelo padrão. O modelo de espalhamento é desenvolvido

através da difração da luz, que se espalha mais para partículas finas e menos para partículas

mais grossas possibilitando o cálculo do tamanho das partículas.

Uma amostra é coletada do fluxo principal do processo e é necessária a diluição da amostra

para realizar-se a análise que pode ser feita a cada 60 segundos . A faixa de tamanho em que

o equipamento é aplicado varia entre cerca de 1 a 600 µm(d80) e é possível a determinação da

superfície específica do material.

REFERÊNCIAS

ALLEN, T. Particle Size Measurement, Chapman & Hall, London,1974.

GAUDIN, A.M- - PrincipIes of Mineral Dressing MC GRAW Hill, New York, 1939.

HERBST, J.A.; SEPULVEDA, J.L. - Particle Size Analysis. SME Mining Engineering

Handbook, vol. 2 - seco 30,

KELLY, E.; SPOTTSWOOD TI. - Introdution to Mineral Processing. John Wiley & Sons, New

York, 1982.

ORR, C. Jr; DALLAVALLE, J.M. - Fine Particle Measurement, Size, Surface and Pore Volume.

Macmillan Company, New York, 1959.

p. 20-43 - AIME, New York.

SALUM, M.J.G. Caracterização Física de Sistemas Particulados. Belo Horizonte. EEUFMG.

1988.

SILVA, A.T. Tratamento de Minérios. Belo Horizonte. EEUFMG. 1977.

SRESTY, G.C.; VENKATESWAR, R. Particle Size Analysis. A Review. in: Somasuhdaran, P.

Fine Particles Processing. procudings of the Internationl Symposium of Fine Particles

Processing; Las Vegas, Nevada, February, 24-28,1980. Society of Mining Engineers of AIME.

55

TYLER, C.E. - Testing Sieves and Their Uses. Combustion Engineering, Inc. Handbook, 53,

1973.

VIANA, P.R.M. - Capítulo 10, Introdução ao Tratamento de Minérios, UFMG (no prelo).

56

APÊNDICE

GLOSSÁRIO

Ácido

[1] - Substância que em solução aquosa é capaz de libertar íons de hidrogênio.

Substância capaz de ceder prótons.

Agregação

[1] - Reunião em grupo, associação/aglomeração.

57

Amido

[10] - Carbo-hidrato sólido, branco e insípido (C6H10O5)n, ocorrendo na forma de

grânulos minúsculos em sementes, tubérculos, e outras partes de plantas, e formando

um importante constituinte do arroz, milho, trigo, feijão, batata e muitos outros

alimentos vegetais.

Amina

[1] - Classe de compostos orgânicos derivados da amônia pela substituição de um ou

mais átomos de hidrogênio por grupos orgânicos.

Ângstron

[1] - Unidade de medida de comprimento equivalente a 10-10 m (abreviatura A).

Ardósia

[1] - Rocha sedimentar, cinzento-escura ou azulada, levemente metamorfizada, de

granulações finíssimas, separável em lâminas resistentes, cujos planos independem

do plano de estratificação original, e com que se cobrem casas.

Base

[1] - Substância que reage com um ácido para dar um sal; substância que tem

tendência a receber um próton.

Bens Minerais

São massas minerais que se extraem da crosta terrestre em função da sua utilidade ou

valor.

Cal

[4] - Óxido de cálcio obtido pela calcinação de pedras calcárias.

[10] - Um sólido branco ou branco-cinzento, sem cheiro, pedregoso, muito pouco

solúvel em água, CaO, que quando combinado com água forma hidróxido de cálcio

(cal hidratada); obtido a partir de carbonato de cálcio, calcário, conchas de ostras.

Também conhecido como cal extinta, óxido de cálcio, cal cáustica.

Calcário

[1] - Designação comum às rochas constituída essencialmente de carbonato de cálcio

[10] - Qualquer pedra constituída inteiramente ou principalmente de carbonato de

cálcio: algumas variedades são adequadas para a produção de cal através de queima.

Calcita

[1] - Mineral trigonal (hexagonal rômbico), carbonato de cálcio, espato-de-islândia.

58

[10] - Um dos minerais mais comuns, carbonato de cálcio, CaCO3, ocorrendo em uma

grande variedade de formas e sendo um constituinte principal do calcário e do

mármore.

Caloria

[1] - cal abreviatura de caloria; quantidade necessária para elevar de 14,5C a 15,5C a

temperatura de um grama de água; kcal (quilocaloria) significa 1000 cal

Canga

[1] - Concentração de hidróxido de ferro na superfície do solo sob a forma de

concreções e que, as vezes, constitui bom minério de ferro.

Carvão

[1] - Substância combustível, sólida, negra, resultante da combustão incompleta de

materiais orgânicos; carvão mineral, carvão de pedra, hulha.

[10] - Uma substância combustível mineral, negra ou marrom-escura, constituída de

matéria vegetal carbonizada, utilizada como combustível.

Carvão Antracítico

[1] - Tipo de carvão fóssil, negro, brilho vítreo, pobre em substâncias voláteis e com

grande poder calorífico.

[10] - Carvão mineral contendo pequena quantidade de hidrocarbonetos voláteis,

queimando quase sem chama.

Cimento

[1] - Material que une os grãos de uma rocha sedimentar consolidada.

[10] - Uma massa compacta envolvendo e ligando (unindo) juntos os fragmentos de

rochas clásticas.

Clorita

[1] - Grupo de minerais, monoclínicos, esverdeados, de aspecto e composição

semelhantes às das micas.

[10] - Um grupo de minerais, silicatos hidratados de alumínio, ferro ferroso e

magnésio, ocorrendo em cristais na forma de placas de cor verde.

Cristal

[1] - Substância sólida cujas partículas constituintes (átomos, íons ou moléculas) estão

arrumadas regularmente no espaço.

[10] - Um corpo sólido possuindo uma estrutura interna característica, contornado por

planos superficiais arranjados simetricamente, com interseções em ângulos definidos e

característicos.

59

Dolomita

[1] - Mineral trigonal (hexagonal rômbico), carbonato duplo de magnésio e cálcio.

[10] - Um mineral muito comum, carbonato de cálcio e magnésio, CaMg(CO3)2,

ocorrendo em cristais ou em massas.

Estrutura molecular

[1] - Disposição e ordem das moléculas de uma substância.

Espessamento

[1] - Ação ou efeito de espessar (tornar grosso ou denso).

Estéril

[1] material presente na extração (lavra) dos minérios que não tem aproveitamento

econômico.

Explotação

[1] - Ato ou efeito de explotar; tirar proveito econômico de determinada área, sobretudo

quanto aos recursos naturais.

Filtragem

[1] - Ato ou efeito de filtrar (passar por um filtro).

Floculação

[1] - Coagulação, precipitação da fase dispersa de um colóide.

[10] - Ação de formar massas floculadas; formação de massas floculadas; como uma

névoa, um precipitado químico, etc.; ação de formar massas agregadas ou massas

compostas de partículas.

Flotação

[1] - Processo de separação das partículas de uma mistura sólida pulverulenta,

mediante a formação de uma espuma que arrasta as partículas de uma espécie, mas

não de outra.

[10] - Um processo para a separação de fases cristalinas diferentes numa massa de

minério pulverizada, baseado nas suas tendências de afundar ou flutuar num dado

líquido.

Forma

[1] - Os limites exteriores da matéria de que é constituído um corpo e que conferem a

este um feitio, uma configuração, um aspecto particular.

60

Ganga

[1] - Parte não útil presente em um minério.

Goethita

[10] - Um mineral muito comum, hidróxido de ferro, FeO(OH), ocorrendo em cristais

mas, mais comumente, em massas terrosas amareladas ou amarronzadas.

Hematita

[1] - Mineral trigonal, óxido férrico, um dos mais importantes minérios de ferro.

[10] - Um mineral muito comum, óxido de ferro, Fe2O3, ocorrendo em cristais cinza-

aço a negros e em massas terrosas avermelhadas.

Hidratação

[1] - Associação de uma ou mais moléculas de água a uma espécie química. Ato de

hidratar.

Intemperismo

[1] - Conjunto de processos, devidos à ação de agentes atmosféricos e biológicos que

geram a destruição física e a decomposição química dos minerais das rochas.

Jigue

[1] - Equipamento utilizado para separar materiais de densidades diferentes mediante

movimento vertical alternado, de um líquido que faz sobrenadar o material mais leve e

submergir o mais pesado.

Jigagem

[1] - Ato de concentrar materiais por intermédio de jigues.

Ligações Químicas

[1] - Atração entre dois átomos numa molécula.

Matéria-prima

[1] - A substância bruta principal e essencial com que é fabricada alguma coisa.

[8] - Os ingredientes antes de serem processados, que entram na composição do

produto final.

[9] - Um material bruto, não processado ou parcialmente processado utilizado como

alimentação para uma operação de processamento.

Mica

61

[1] - Designação comum aos minerais do grupo das micas, silicatos de alumínio e de

metais alcalinos aos quais se associam frequentemente magnésio e ferro;

malacacheta.

Mineral

[1] - Elemento ou composto químico formado, em geral, por processos inorgânicos,

o qual tem uma composição química definida e ocorre naturalmente na crosta

terrestre.

[4] - Qualquer substância inorgânica que se encontra naturalmente na

constituição da litosfera.

[8] - Uma substância inorgânica que ocorre na natureza, não necessariamente de

origem inorgânica que tem:

a. uma composição química ou, mais comumente, uma faixa característica de

composição química;

b. propriedades físicas e estrutura molecular distintas.

[9] - Uma substância que ocorre naturalmente com uma composição química

característica expressa por uma fórmula química; pode ocorrer com cristais individuais

ou estar disseminado em um outro mineral ou rocha.

[10] - Qualquer (indivíduo) de uma classe de substâncias ocorrentes na natureza,

usualmente incluindo substâncias inorgânicas tal como quartzo, feldspato, etc., de

composição química definida e usualmente de estrutura cristalina (também) definida,

mas algumas vezes incluindo rochas formadas por certas substâncias assim como por

certos produtos de origem orgânica tais como asfalto, carvão, etc.

Mineral Acessório

[1] - Aquele que não caracteriza a rocha.

Minerais industriais

[11] - São os minerais utilizados, para outros fins que não aqueles definidos para minério, tais

como se encontram na natureza ou servem de matéria prima para fabricação de uma grande

variedade de produtos minerais. Podem ser subdivididos em:

a) Minerais estruturais: pedras ornamentais, cimento pastas e agregados, granitos, gnaiss,

quartzitos, ardósias, arenitos, xistos, calcários, cascalho, areia, argila, etc.

b) Minerais para cerâmica e refratários: argilas, agalmatolitos (pirofilita), caulim, quartzo,

magnesita, dolomita, cromita, grafite, etc.

c) Minerais isolantes: amianto, micas, vermiculitas.

d) Minerais fundentes: fluidizantes metalúrgicos.

e) Materiais abrasivos: carbonatos (diamante industrial), granada, sílica.

f) Materiais diluentes e veiculantes: talco, gesso, pirofilita, barita.

g) Gemas e pedras preciosas.

h) Águas Minerais e subterrâneas.

62

i) Minerais energéticos e radioativos (tório, urânio), combustíveis fósseis: carvão, antracinto,

hulha, etc.

Mineral Primário

[8] - Também "mineral original", aquele que foi formado ao mesmo tempo que a rocha

na qual se encontra, em oposição a mineral secundário formado mais tardiamente que

a rocha. Por exemplo, biotita no granito é um mineral primário. Caso a biotita seja

alterada para clorita, este último mineral é designado como secundário, já que sua

formação ocorreu após a formação do granito.

Minério

[1] - Mineral ou associação de minerais dos quais se podem extrair metais ou

substâncias não metálicas, por processos físicos, químicos ou térmicos e com

vantagens econômicas.

[2] - Mineral metalífero.

[3] - Matéria sólida retirada da terra da qual se pode extrair um metal ou outra

substância útil para a indústria.

[4] - Substância mineral, tal como se extrai da mina e da qual é possível extrair

industrialmente um metal; qualquer substância metalífera; por extensão, a palavra se

aplica também quando se trata de elementos não-metálicos.

[5] - Agregado mineral sólido, de ocorrência natural, do qual metais ou outros

constituintes valiosos podem ser extraídos de forma útil.

[6] - Termo aplicado a qualquer mineral metálico do qual o metal pode ser extraído

com lucro.

[7] - Um mineral ou agregado de minerais do qual um constituinte valioso pode ser

extraído ou lavrado com lucro.

[8] - Composto mineral natural de elementos dos quais pelo menos um é metálico.

Mineral de valor suficiente em qualidade e quantidade que pode ser extraído

(minerado) com lucro. Mineral ou agregado de minerais contendo metais preciosos ou

utilizáveis ou metalóides, os quais ocorrem em quantidade, teor e composição química

tais que fazem a sua extração comercialmente lucrativa.

[9] - Material que ocorre naturalmente do qual podem ser economicamente extraídos

minerais valiosos.

[10] - 1. Uma rocha ou mineral portador de um metal, ou um metal nativo,

especialmente quando valioso para ser minerado; 2. Um mineral ou produto mineral

servindo como fonte de alguma substância não metálica como enxofre (S).

Pellet Feed

63

[1] - Designação comercial de produto originado no beneficiamento de minérios de

ferro; representa normalmente o produto com granulometria mais fina que é utilizado

na pelotização.

Pelotamento

[1] - Ação de fazer pelota ou bola.

Pelotização

[8] - Método pelo qual o material finamente dividido sofre rolamento num tambor ou

em um disco inclinado, de maneira que as partículas se unam formando pequenas

pelotas ("bolas") esféricas, as quais são, posteriormente, submetidas a endurecimento

térmico.

Polpa

[1] - Massa, pasta; representa normalmente a mistura entre sólido e líquido.

Processo

[1] - Sucessão de estados ou de mudanças. Maneira pela qual se realiza uma

operação, segundo determinadas normas; método, técnica. Sequência de estados de

um sistema que se transforma; evolução.

[2] - Série de fases de um fenômeno.

[3] - Desenvolvimento.

[4] - Série de fenômenos sucessivos com nexo de causa e efeito; os diversos períodos

de evolução de um fenômeno.

[5] - Sequência de alterações naturais ou involuntárias; curso de ação de uma série de

operações na manufatura.

[6] - Série de ações ou medidas.

[7] - Sistema de operações na produção de alguma coisa, conjunto de ações,

mudanças ou funções que geram um resultado ou um fim.

[8] - Uma série de operações químicas e/ou metalúrgicas conduzidas com uma

finalidade. Termo empregado no processamento de minérios (ou beneficiamento ou

tratamento), em grande escala.

[9] - Um sistema ou uma série de ações contínuas ou regularmente ocorrentes que se

desenvolvem de um modo pré-determinado ou planejado.

[10] - Uma série sistemática de ações dirigidas para algum fim.

Processamento Mineral ou de Minérios

[8] - Também Tratamento ou beneficiamento de Minérios, e, mais raramente,

Preparação de Minérios ou, mais comumente, de carvões. Inclui o conjunto de

operações de britagem e moagem, a seco ou a úmido; de separação em espécies

64

distintas de minerais previamente misturados; de ataque químico e dissolução de

metais valiosos selecionados; etc. Dentre os métodos usados encontram-se a seleção

manual ou automática, por propriedades óticas, por radioatividade, por fluorescência; o

peneiramento e a classificação , por seleção de tamanhos; a separação gravítica (ou

por densidade) que envolve diversas técnicas diferentes; a separação magnética; a

separação eletrostática e/ou de alta tensão; a lixiviação e, universalmente, a flotação.

O termo lavagem, originalmente referia-se a seleção, classificação e lavagem,

propriamente dita de minérios metálicos em preparação às operações de redução (no

sentido de obtenção do metal a partir de minerais, ou seja, compostos químicos,

portadores destes metais), atualmente pode ser interpretado como sinônimo de

processamento.

Quartzo

[1] - Mineral trigonal, óxido de silício, também chamado cristal de rocha quando é duro

e transparente.

[10] - Um dos minerais mais comuns, dióxido de silício, SiO2, tendo muitas variedades

que diferem em cor, brilho, etc; ocorrendo tanto em forma maciça (ágata, calcedônia,

jaspe, etc.) como em cristais (como cristal de rocha, ametista, citrino, etc.); constituinte

principal da areia e arenito, e um importante constituinte de muitas outras rochas.

Rejeito – [1] produto da concentração de minérios que não tem aproveitamento

econômico.

Rocha

[1] - Massa compacta de pedra muito dura. Agregado natural formado de substâncias

minerais ou mineralizadas, resultantes de um processo geológico determinado, que

constitui parte essencial da litosfera.

[2] - Massa de pedra de grande tamanho.

[3] - Material da crosta terrestre.

[4] - Conjunto de substâncias minerais ou mineralizadas que entram em grande

proporção na constituição da litosfera.

[5] - Parte sólida da crosta terrestre.

[6] - Agregado de partículas minerais formando parte da crosta terrestre.

[7] - Qualquer massa ou agregado mineral que constitui uma parte significativa da

crosta terrestre.

[8] - Estritamente, qualquer agregado ou massa de matéria mineral naturalmente

formado, coerente ou não, constituindo em parte essencial e apreciável da crosta

terrestre. Ordinariamente, qualquer massa de matéria mineral naturalmente, formada

consolidada ou coerente e relativamente dura. No sentido geológico, qualquer depósito

ou porção natural da crosta da Terra, independente de sua dureza ou maciez. Em

65

engenharia, um agregado natural de partículas minerais unidas por forças coesivas

permanentes e fortes.

[10] - A matéria mineral de composição variada, consolidada ou não, reunida em

massas ou em quantidades consideráveis na natureza, por exemplo pela ação do calor

ou de água. Um tipo particular de tal matéria: rocha ígnea.

Sedimento

[1] - Substância depositada pela ação da gravidade, na água ou no ar.

Sínter

[1] - material poroso obtido pela operação de sinterização.

Sinterização

[1] - Processo em que duas partículas sólidas se aglutinam pelo efeito de aquecimento

a uma temperatura inferior à de fusão, mas suficientemente alta para possibilitar a

difusão dos átomos das suas redes cristalinas.

[8] - Aglomeração de partículas pequenas para formar partículas maiores,

"bolo/tortas" ou massas; no caso de minérios e concentrados esta aglomeração é

constituída pela fusão de certos constituintes.

[10] - Promoção de aglomeração por aquecimento

Susceptibilidade magnética

[1] - Quociente entre o módulo de magnetização de um material e o módulo de

indução magnética.

Transformação

[1] - Modificação do estado de um sistema. Ato ou efeito de transformar-se;

metamorfose.

[10] - Mudanças de forma, aparência, natureza ou caráter.

Xisto

[1] - Rochas metamórficas com um aspecto folheado típico.

[10] - Qualquer uma de uma classe de rochas cristalinas nas quais os minerais

constituintes têm um arranjo folheado mais ou menos paralelo, devido principalmente

a ação de metamorfismo .

REFERÊNCIAS UTILIZADAS PARA O GLOSSÁRIO

[1] - HOLLANDA FERREIRA, A. B. (1975) - Novo Dicionário de Língua Portuguesa.

Editora Nova Fronteira S.A., Rio de Janeiro.

66

[2] - GARCIA-PELAYO Y GROSS, R. (1978)- Pequeno Larousse Ilustrado, Ediciones

Larousse, Buenos Aires.

[3] - Anon. (1978)- Nouveau Larousse Elémentaire, Librairie Larrouse, Paris.

[4] -BUENO, F. S. (1969) Dicionário Escolar da Língua Portuguesa, FENAME/MEC,

Rio de Janeiro.

[5] - SYKES, J. B. (ed.) (1980) - The Concise Oxford Dictionary of Current English,

Oxford Press, London.

[6] - Anon. (1984) - Webster's Dictionary Library, Chatham River Press, New York.

[7] - Anon. (1980) - The American Heritage Dictionary of the English Language,

Houghton Mifflin Company, Boston.

[8] - THRUSH, P.W. (1968) - A Dictionary of Mining, Mineral, and Related Terms.

United States Bureau of Mines, Washington.

[9] - PARKER, S. P. (1989) - McGraw-Hill Dictionary of Scientific and Technical Terms,

4 th. Ed. New York.

[10] - STEIN, J. (ed.) (1986) - The Random House Dictionary of the English

Language. The Unabridged Edition, Random House, New York.

[11] SILVA , A T. (1973) Tratamento de Minérios. Escola de Engenharia.

67

Procedimento de Determinação de Blaine

1. A amostra de minério a ser utilizada deve estar seca a (105 ± 5) ºC, desagregada à

temperatura ambiente, com a sua densidade específica determinada e abaixo de 0,150

mm.

2. Verificar se a sala onde se realizará o teste está totalmente fechada. Para se obter a

amostra necessária para realizar o teste, devemos utilizar a seguinte fórmula (1)

M= δ x V x (1-e) (1)

Onde:

M = massa da amostra de ensaio, em g.

δ = massa específica da amostra de ensaio, em g/cm3.

V = volume da camada da amostra de ensaio.

E= porosidade desejada da camada da amostra de ensaio.

Inicialmente arbitramos uma porosidade e com a massa específica da amostra mais o

volume de calibração que está tabelado, podemos então encontrar uma determinada

massa.

3. Faz-se o seguinte procedimento:

• O disco perfurado deve assentar-se no rebordo da célula de permeabilidade.

• O disco de papel de filtro é colocado sobre o disco perfurado, e seus bordos

pressionados para baixo com uma barra cilíndrica de madeira.

• Coloca-se na célula a quantidade de minério determinada no item 3.

• Golpeia-se ligeiramente os lados da célula a fim de nivelar a camada de

minério.

• Coloca-se em cima do minério outro disco de papel de filtro e comprime-se o

minério com o êmbolo para verificar se o rebordo deste assenta na parte

superior da célula. Se não assentar retorna-se ao item 2 e calcula-se outra

massa até o êmbolo assentar-se na parte superior da célula.

4. Passa-se um pouco de vaselina na parte externa da célula e acopla-se a célula de

permeabilidade ao tubo manométrico certificando-se que se tenha um acoplamento

hermético.

5. O ar contido no ramo do tubo manométrico é eliminado lentamente até que o líquido

alcance a marca mais alta. Fecha-se herméticamente a válvula. O cronômetro é posto

em marcha no momento em que o menisco do fluído no tubo manométrico chegue à

68

segunda marca que segue a mais alta, e é detido no momento em que o menisco

passe à terceira marca. O intervalo de tempo é anotado em segundos. Faz-se três

determinações e o valor médio deve ser reportado.

6. Calcula-se o Índice de Blaine (IBLA) através da seguinte fórmula (2):

Se = (√t / ( δ x √η)) x Fek (2)

Onde:

Se = superfície específica (cm2/g).

t = intervalo de tempo em segundos.

δ = massa específica da amostra (g/cm3).

η = viscosidade dinâmica do ar.

Fek = Fator que é função de k(constante do aparelho) e porosidade (e).

7. Repetir os itens 01 à 06, para que se possa ter dois resultados de IBLA.

8. Se a diferença entre os resultados em duplicata não exceder a repetibilidade de ± 50

cm2/g o valor médio deve ser reportado. Se a diferença entre os resultados em

duplicata exceder a repetibilidade de ± 50 cm2/g, um terceiro ensaio deve ser

realizado. Se dois dos três atenderem ao critério de repetibilidade, a média desses

dois resultados deve ser reportada.Se dois dos três resultados não atenderem ao

critério de repetibilidade, um quarto ensaio deve ser realizado e a mediana dos

resultados deve ser reportada.

9. Efetuar a limpeza do local e do aparelho de Blaine e alocá-lo no seu devido lugar.