Centro de Tecnologia MineralMinistério da Ciência e Tecnologia

Coordenação de Inovação Tecnológica - CTEC

BAUXITA – MSL MINERAIS S. A.

João Alves SampaioEngº. de Minas, D.Sc.

Carlos Henrique Babsky Neves

Rio de JaneiroDezembro / 2002

CT2002-183-00 Comunicação Técnica elaborada para o Livro Usinade Beneficiamento de Minérios do Brasil.

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Bauxita – M S. L. Minerais S.A.João Alves Sampaio1

Carlos Henrique Babsky Neves2

INTRODUÇÃOA bauxita é a principal fonte mundial de alumina entretanto, existem diferenças significativas

entre os diversos jazimentos caracterizando essa rocha para usos específicos, dependendo dasua composição mineralógica e das impurezas associadas. Em especial, as bauxitascaracterizadas como de grau refratário apresentam especificações particulares que restringem asocorrências na crosta terrestre. Um restrito número de fornecedores competem por muito tempoem um mercado, cuja demanda está estagnada em aproximadamente 900.000 t/ano.

A bauxita é constituída por óxidos de alumínio hidratados de composições indefinidas.Algumas bauxitas têm composição que se aproxima à da gibbsita, todavia em sua maioria formamuma mistura, contendo impurezas como: sílica, óxido de ferro, titânio e outros elementos. Comoresultado, a bauxita não é considerada uma espécie mineral e, em uma classificação rígida, onome bauxita deve ser usado em alusão à rocha (bauxito). Os principais constituintes dessa rochasão: a gibbsita, a boehmita e o diásporo, cujas fórmulas químicas e principais características estãoapresentadas na Tabela 1.

Tabela 1 – Fórmulas químicas e características dos principais constituintes da rocha bauxita.

Gibbsita Bohemita Diásporo

Fórmula Al2 O3.3H2O Al2 O3.3H2O Al2 O3.H2O

% Al203 65,4 85 85

Dureza (Mohs) 2,3 – 3,5 3,5 – 5,0 6,5 – 7,0

Peso específico 2,3 – 2,4 3,01 – 3,06 3,3 – 3,5

Sistema cristalino Monoclínico Ortorrômbico Ortorrômbico

A concentração desses minerais varia principalmente em função da gênese dos depósitos.Na Europa ( França, Grécia) predomina a bohemita, na China os jazimento são formadospredominantemente por diásporo. Nas regiões de clima tropical como Brasil, Guiana, Jamaica ealguns países afriacanos os jazimentos são compostos predominantemente por gibbsita.

As reservas mundiais de bauxita totalizam hoje em torno de 23 bilhões de toneladas e cercade 95% de toda a bauxita lavrada no mundo é usada para produção de alumina pelo processoBayer, dos quais 90% é extraído o alumínio. O restante (10%) destina-se a outros fins, conformeapresentado na Tabela 2.

1 Pesquisador do CETEM2Engenheiro da MSL.

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As características químicas desejáveis nas bauxitas para uso em refratários são maisrigorosas, comparadas às demais aplicações desta matéria-prima e apenas uma pequena parceladas reservas mundiais são adequadas à indústria de refratátios. A Tabela 2 apresenta asespecificações da bauxita para uso como refratário e outros.

Tabela 2 – Usos da bauxita para outros fins e suas especificações.

Bauxita utilizadas para outros fins que não a produção de alumínio pelo processo Bayer.

Usos t/ano

Refratários (calcinada) 1.200.000

Abrasivos (calcinada) 900.000

Cimentos argilosos 700.000

Indústria química (principalmente sulfato de alumínio) 600.000

Outros (anti-derrapante, retardador de chama, soldas, etc.) 600.000

Especificações da bauxita utilizada em diversos setores da indústria

Composição Metalúrgica Química Cimentos Abrasivos Refratária

Al2O3 (%) 45 – 55 40 - 60 45 - 55 80 - 88 Mín. 85

SiO2 (%)* 0 – 15 5 - 18 Máx. 6 Máx. 5 Máx. 11

Fe2O3 (%) 5 – 30 Máx. 4 20 - 30 2 - 5 Máx. 2,5

TiO2 (%) 0 – 6 0 - 6 2 - 4 2 - 5 Máx. 3,5* sílica total

As reservas de bauxita tipo refratária, localizam-se principalmente nos seguintes países:China, Guiana (25 Mt), Brasil (113 Mt), Índia e Rússia. Nestes dois últimos a produção estávoltada para o mercado interno e não compete com os três primeiros. A Tabela 3 apresenta asprincipais características das bauxitas refratárias.

As bauxitas refratárias devem ter um teor de Fe2O3 de até 3% (base calcinada). Esse éconsiderado o limite máximo permitido, sendo que nos melhores minérios o teor máximo situa-seem torno de 2,0%.

O TiO2 é outra impureza com restrições rigorosas e o teor máximo fixado é de 3,5% (basecalcinada). Em especial, a combinação dos óxidos TiO2-Fe2O3-SiO2 forma um composto de baixoponto de fusão (<1.300ºC).

O teor de SiO2 pode ser mais elevado (7 a 11%). A sílica combina-se predominantementecom o óxido de alumínio, formando a mulita (3Al2O3.2SiO2), que apresenta excelente resistênciaao choque térmico.

Os óxidos alcalinos e alcalinos terrosos são impurezas que prejudicam a refratariedade dosprodutos, promovendo o incremento da fase líquida, reduzindo a formação de mulita e, comoconsequência, aumentando a retração (deformação) e trincamento.

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Após calcinada, as propriedades físicas mais importantes para a refratariedade do produtosão: massa específica aparente que deve ser maior que 3,10g/cm3 e a porosidade aparenteinferior a 12%.

Tabela 3 - Caracterícticas das principais bauxitas refratárias dos maiores produtores.

Países Brasil Guiana China

Empresas MSL Limine Shanxi Guizhou Henan

Al2O3 (%) 85,0 – 86,5 86,5 – 88,0 86 – 89 85 – 88 85-88

SiO2 (%) 9,0 – 10,2 5,0 – 7,5 5 – 7 6 – 8 6 – 8

Fe2O3 (%) 1,7 – 2,1 1,7 – 2,5 1,2 – 2,0 < 2 < 2

TiO2 (%) 1,9 – 2,5 2,5 – 3,5 3 – 4 3 – 5 3 – 5

Álcalis (%) < 0,02 < 0,04 0,1 – 0,2 0,5 – 0,6 1,0 – 1,2

BSG (g/cm3) 3,2 – 3,3 3,10 – 3,15 3,1 – 3,2 3,15 – 3,25 3,1 – 3,2

Expansão Secundáriaa 1500ºC (%).

+ 0,1 - 0,4 - -0,3 a –0,8 -

Secundária a 1500ºCCóridon (%)

55 – 65 65 – 70 - 65 – 70 -

Mulita (%) 30 – 35 15 – 20 - 15 -

Tielita (%) 0 – 2 6 – 8 - 8 – 10 -

Glass (%) 3 – 5 7 – 9 - 8 – 10 -

MINA DE CARACURUA mina está localizada no município de Almerim no estado do Pará, a 500 km de Belém e

300 km de Macapá - AP.

A bauxita refratária que ocorre na área é resultante da remoção por lixiviação de compostosde silício e ferro em soluções aquosas dos sedimentos pelíticos e psamíticos arcoseanos daformação Alter do Chão. Provavelmente, esses sedimentos foram depositados no plioceno, emambiente flúvio-lacustre, sob condições climáticas de zonas tropicais úmidas. Com orebaixamento de nível da base das drenagens, resultaram platôs de encostas abruptas. Essesapresentam o perfil de laterização onde está inserido o horizonte de bauxita refratária, com umtotal de reservas medidas de 40 milhões de toneladas.

Figura 1 – Mina de bauxita refratária na Região do Rio Jari estado do Pará.

LAVRA DA BAUXITA NA MINA DE CARACURUA mina de Caracuru, com reserva medida de 11,5 milhões de toneladas, consiste numa

camada de bauxita com largura média de 1,0 km e espessura de 3,0 m. As características físicase químicas do run of mine, com 60% de argila e 40% de bauxita, estão apresentadas na Tabela 4.

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A lavra do minério é a céu aberto e utiliza o método em tiras, com frentes de lavra de 50 mde largura orientadas na direção NNE-SSW. A espessura do capeamento do minério varia entre09-11 m e sua remoção é feita com moto scrapers que transportam o material para a tiraadjacente já lavrada. Dessa forma, realizam-se as recomposições do solo e da topografia. Essemétodo de lavra foi selecionado a partir de estudos de viabilidade técnica e econômica.

A camada de bauxita é removida com auxílio de retroescavadeira e caminhões basculantes,que transportam o minéro lavrado até a usina de beneficiamento situada a 3,0 km da mina. Sãolavradas duas frentes simultaneamente, assim, é possível prover a usina com uma alimentaçãohomogênea em termos de densidade, porosidade e composição química do minério. Acapacidade nominal da usina é de 280 000 t/ano de bauxita beneficiada crua (BBC), enquantoque, a efetiva é de 255 000 t/ano.

Tabela 4 – Características físicas e química do minério (run of mine) da mina de Caracuru.Compostos (%) peso

Al2O3 48 – 52SiO2 18 – 22

Fe2O3 3,5 – 5,5TiO2 <2

Perda ao Fogo >28

Distribuição granulométrica do minério ROM

PercentagensFração (mm)

Retida Passante

+40 8,0 92

-40 +15 12,0 80-15 +1,2 16,0 64

-1,2 +0,25 12,0 52-0,25+0,147 2 50

-0,147 50 ----

Massa Específica 2,3 g/cm3

Umidade 14%

BENEFICIAMENTOO processo consiste em três etapas: lavagem para remoção da argila, processamento da

fração fina e concentração para remoção da laterita presente no minério.

Inicialmente o minério lavrado com granulometria máxima de 30 cm, é transportado até ausina onde abastece uma moega com capacidade de 30 m3. Um alimentador de sapatas retoma ominério da moega e alimenta o tromel desagregador (TD) com dimensões de 2,2X5,0 m(diâmetro/comprimento), operando com velocidade de 4,1 rpm, percentagem de sólido de 75% e

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carga interna de 11% do volume interno. Nessa operação procede-se a desagregação do materialaluminoso com granulometria grossa, acima de 1,0 mm. O material desagregado no tromelalimenta uma peneira vibratória (PV-01) de dois deques com 6x2,4 m. A fração acima de 12 mmalimenta o britador de martelo (BM), que trabalha com abertura de 12 mm. A segunda fração, comgranulometria entre 12 e 1,0 mm alimenta o lavador de cascalho (LC) (log washer). Finalmente, afração abaixo de 0,2 mm segue para a barragem de rejeito, conforme fluxograma apresentado daFigura 1.

O produto do britador de martelos (BM), com granulometria abaixo de 12 mm, junta-se àfração intermediária da peneira PV-01 e alimenta o lavador de cascalho. Este equipamento operacom uma velocidade de 32 rpm e relação sólido/líquido igual a 4:3. A fração fina do lavador decascalho é descartada na bacia de rejeito. Enquanto que, a grossa e lavada, segue para a peneiravibratória de dois deques PV-02. A fração acima de 9,5 mm, segue para o britador de rolo, quetrabalha com abertura de 6,5 mm. A fração fina da peneira PV-02 junta-se ao produto do moinhode rolo e alimenta o classificador helicoidal (CH-01). A fração fina alimenta o circuito de finos e agrossa, a peneira desaguadora (PD-02). A fração grossa da PD-02 é estocada no silointermediário, conforme apresentado no fluxograma da Figura 1.

No circuito de finos, o material sofre uma classificação em um hidrociclone (HC-01), cujafração fina segue para a barragem de rejeitos. A fração grossa segue para a peneiradesaguadora, PD-01, e daí a fração retida é estocada na pilha de finos que alimenta o meiodenso, enquanto que, a passante é descartada como rejeito final.

A concentração da bauxita é realizada em um concentrador de meio denso (tipodynawhirpool - DWP). Nesta operação, obtém-se o concentrado gibbsítico (bauxita refratária), combaixo teor de impurezas, e um rejeito rico em Fe2O3 e SiO2.

O DWP possui dimensões de 394x1170 mm (diâmetro x comprimento internos), e suaalimentação é feita com polpa de ferro-silício e magnetita (d = 2,51 g/cm3). A operação e realizadacom uma bomba de meio denso (BMD-01) operando com uma taxa de 50 t/h.

O material leve, concentrado gibbsítico, do DWP é conduzido à peneira estática PE-02) comabertura de 0,8 mm. A fração fina alimenta o tanque de polpa (TP-02), enquanto a grossa, é oconcentrado final gibbsítico, também chamado bauxita beneficiada crua (BBC). Esse concentradoé processado na usina de sinterização, situada acerca de 60 km da mina.

O rejeito do DWP é classificado na peneira estática (PE-01) com abertura da malha de 0,8mm. A fração grossa resultante alimenta a peneira de lavagem (PD-03). Dessa, a fração finasegue para o tanque de polpa (TP-01), onde é recalcada através da bomba BP-02 que alimenta aseparação magnética, para recuperação do ferro silício e magnetita. A fração grossa da PD-03 é orejeito final do processo, conforme apresentado no fluxograma da Figura 1.

A recuperação do meio denso é feita por meio de separação magnética em dois estágios.São usados separadores magnéticos de tambor via úmida, com capacidade de 65 t/h, operandocom campo de 400 Gauss. O produto magnético segue para o classificador helicoidal (CH-02),

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operando com a função de desaguador. A fração grossa segue para o tanque TP-02 parareciclagem do ferro silício e magnetita, conforme apresentado no fluxograma da Figura 1. A fraçãofina do CH-02 é descartada à barragem de rejeito.

Figura 1 – Fluxograma de beneficiamento de bauxita refratária da MSL Minerais S.A.

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Quadro I - Características dos equipamentos utilizados para o beneficiamento do minério de BAUXITA da

mina CARACURU.

Código: AS Equipamento: Alimentador de Sapatas (AS-01)

Fabricante:FAÇO/BOLIDEN ALLIS Mod. MT45100; Quantidade: 01;Dimensões da esteira: C: 5,5 m; L: 0,93 m; Tamanho da alimentação: < 20 cm;Capacidade: 180 t/h a 900rpm; Motor: 7,5 cv / 1770 rpm;Código: TD Equipamento: Tromel desaguador (TL-01)Fabricante: TBM-NORDBERG; Quantidade: 01; Dimensões: 2,2 x 5,0 m;Motor: 25 cv /1770 rpm Capacidade: 100 t/h c/ 80% de sólidos na polpaVolume interno da carga : <15%Código: PV – 01 Equipamento: Peneira vibratória (PE-01)Fabricante: FAÇO/ ALLIS CHALMERS Mod. MHSD 60024/2A ; Quantidade: 01;Tamanho: 2,4 X 6,0m; Abertura: 10 deque 12,7mm;20 deque 1,0mmMotor: 40cv/ 1770 rpm Dimensões: 6,0X2,4 mCódigo: MM Equipamento: Moinho de Martelos (BM-01)Fabricante: FAÇO/BOLIDEN ALLIS; Tipo: MM 75100S; Quantidade: 01;Dimensões: D: 0,75 m; L: 1,0 m; Tamanho da alimentação: < 200 mm;Tamanho do produto: <12,7 mm; Capacidade: 50 t/h;Tipo de revestimento: aço manganês fundido/ aço SAE1045 laminado;Motor: 200 HP / 1150 rpm;Umidade < 20%: Abertura de descarga: 12 mm ; Consumo de martelos: 0,3 g/t.Código: LW Equipamento: Log Washer (Lavador de Cascalho) (LC-01)Fabricante:FAÇO/ALLIS CHALMERS Tipo: 7050;Quantidade: 01; Dimensões: C : 8,1 m; Diâmetro 2,2 m.Tamanho da alimentação: -12 +1,0 mm; Capacidade: 100 t/h;Tipo de revestimento: Borracha 45 shore Motor: 75cv /1185rpm;Relação Sólido: Água: 4:3 (em volume)Código: HC 02 Equipamento: Hidrociclone (HC-01)Fabricante: KREBS/CIMAQ Modelo: D20B-870 ; Diâmetro interno: 533.4mm (nominal);Apex: 76,2 mm; Vortex: 190,5 mmm: Pressão de alimentação: 2,0 kg/cm2; Corte: 208 µm:Capacidade: 6,0 t/h de sólidos (150 m3/h de polpa c/ 21% de sólidos)Motor: inexistenteCódigo: PD – 01 Equipamento: Peneira desaguadora (de finos) (PE-08)Fabricante: FAÇO/BOLIDEN ALLIS Mod. D 6’X14 ; Quantidade: 01; Tamanho: 1,8 x 4,3 m;Abertura: 65 mesh (0,208mm); Motor: 2x 12,5cv / 1750 rpm Capacidade 60 t/h

Código: PV 02 Equipamento: Peneira vibratória (PE-02)Fabricante: FAÇO/BOLIDEN ALLIS Mod. MNS 30012/2A; Quantidade: 01; Dimensões: 1,2 X 3,0m; Abertura: 10 Deque : 9,5 mm; 20 Deque: 1mm (2mm)Motor: 12,5cv /1735 rpm Capacidade 60 t/h.Código: MR Equipamento: Moinho de rolos (BR-01)Fabricante: MAROBRÁS Mod. SHAMPION RDR 5045; Quantidade: 01Dimensões dos rolos: C:430mm x D:530 mm; Consumo de rolos: 0,008g/t;Velocidade dos rolos: 105 rpm Motor: 2x 15cv/ 880 rpm; Capacidade: 7,5 t/h;Abertura de descarga: 6,5 mm.Código: CH – 01 Equipamento: Classificador hidráulico (CE-01)Fabricante: FAÇO/BOLIDEN ALLIS Mod. LD 24’’; Quantidade: 01Dimensões : CXD 6,5 x 0,6 m x2; % de sólidos: 75% Velocidade: 32 rpmMotor: 2x10HP/1750 rpm; Capacidade: 100 t/h. Corte 100 meshCódigo: PD – 02 Equipamento: Peneira desaguadora (PE-03)Fabricante: FAÇO/BOLIDEN ALLIS Mod. D 6’X14’; Tamanho: 1,8 x 4,3 m; Abertura: 1,0mm; Motor: 2x 12,5cv / 1750 rpm Capacidade: 60 t/hCódigo: EC Equipamento: Elevador de caçambaCódigo: DWP Equipamento: Dynawhirpool (Concentrador de meio denso)Modelo:WILMOT 15 ½’’ Fabricante: CIM Diâmetro/Comprimento: 15,5’’(0,39m)/46’’(1,17m);Alimentação: 50 t/h; Polpa: pressão 0,8 kg/cm2 ; Percentagem de sólidos: 73%;Vazão : 310 m3 /h Consumo de sólidos: 0,11 kg/t de FeSi ;0,17 kg/t de Magnetita

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Código: PE – 01 Equipamento: Peneira estática / LINHA DE REJEITO (PE-04)Fabricante:INDUSTRIAL CONVENTOS Mod. SB R2036 B 1110; Quantidade: 01;Dimensões: 1,1 x 1,96 m; Abertura: 0,8 mm; Capacidade 230m3/hAlimentação: 155 m3/h c/ 71% de sólidos (em peso).Código: PD - 03 Equipamento: Peneira desaguadora de rejeito (PE-06)Fabricante:FAÇO/BOLIDE ALLIS Mod. D 6’x14’; Tamanho: 1.8 x 4,3 m;Abertura: 0,8 mm ; Motor: 2x 12,5 cv/ 1750 rpm Capacidade 60 t/hCódigo: TA - 01 Equipamento: Tanque de agitação (TP-01)Fabricante: Fabricação própria (s/ agitação); Quantidade: 01; Diâmetro/altura: 5m3 (cônico);Motor: inexistente . Velocidade da hélice : inexistenteCódigo: BP 01 Equipamento: Bomba de polpa (BP-02)Modelo: Centrifuga Horizontal; Fabricante: WARMAN/HERO;Sucção: 13 cm; Recalque: 18 m; Potência: 25 cv; Capcidade: 130m3/h.Código: SM Equipamento: Separador magnético (SM-01)Fabricante: EQUIMAG/ ERIEZ MAGNETICS; Quantidade: 01; Tipo: Co-corrente duploCampo magnético: 400 Gauss; Capacidade 103m3/h.(35% sólidos)Código: CH - 01 Equipamento: Classificador hidráulico (CE-02)Fabricante: CIMAQ; Mod. CE1200 Passo duplo D48’’-150 Quantidade: 01Dimensões : CXD 1,22 x 7,3 m; % de sólidos: 31,4% em peso ; Velocidade: 5,7 rpmMotor: 5/1715 cv/rpm; Capacidade: 100 m3/h. Corte 74 mCódigo: PE - 02 Equipamento: Peneira estática (Linha de produto) (PE-05)Fabricante: INDUSTRIAL CONVENTOS Mod.SB R2036 B1110 ;Quantidade: 01; Dimensões: 1,10x 1.96 m (Tela curva R=2,01m);Abertura: 0,8 mm; Capacidade 175 m3/h (74% de sólidos , em peso)Código: TA - 02 Equipamento: Tanque de agitação (TP-01)Fabricante: Fabricação própria ; Quantidade: 01; Diâmetro/altura: 5m3 (cônico)Motor: inexistente. Velocidade da hélice inexistenteCódigo: BP 02 Equipamento: Bomba d polpaModelo: Bomba centrífuga horizontal Fabricante: WARMAN/HERO;Sucção: 13 cm; Recalque: 16 m ; Potência: 100 cv; Capacidade: 350 m3/h.Fabricante: FAÇO / Bolinden Allis Mod. 2HSD 8’ X 20’Quantidade: 01 Dimensões: 2,4m X 6.0Abertura: 0,8 mm Abertura : 0,8mmMotor : 2 x 20C Velocidade da hélice : 870 rpm Capacidade : 80 t/hCódigo: PD 04 Equipamento: PENEIRA ESTÁTICA ( PE 07 )