extracao ouro

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“Extração de Ouro – Princípios, Tecnologia e Meio Ambiente”, é a materialização de uma excelente idéia, oportuna e competentemente concretizada pelos editores Roberto de Barros Emery Trindade e Olavo Barbosa Filho. Contando com a colaboração de profissionais reconhecidos e de sólida formação técnico-científica – que não enumeraremos aqui para não alongar muito este texto, mas cujos nomes o caro leitor encontrará no Sumário, a seguir -, já ao ser publicada tornar- se , imediatamente, obra de referência para todos os que se interessarem em melhor conhecer o OURO NO BRASIL, bem mineral que contribuiu decisivamente para a construção do nosso País, a emergência e a luta pela independência, a integração do Brasil ao mundo exterior e para a fundação da Escola de Minas de Ouro Preto, celula mater da engenharia minero-metalúrgica no território brasileiro e, fundamentalmente à racionalidade do desenvolvimento nacional. Mais ainda, como bem destacou Paulo Pinheiro Chagas, “no Brasil, a mineração de ouro foi a fazedora da democracia” e, via o estabelecimento da burocracia da fiscalização das minas pela Coroa portuguesa, produziu as sementes da Administração Pública brasileira. Desnecessário, pois, destacar a importância do ouro para o desenvolvimento do Brasil, a qual permanece ainda hoje, eis que os profissionais da geologia são enfáticos em afirmar o potencial brasileiro no que respeita a este bem mineral, o qual, aliás, é o PRIMEIRO mais lembrado pela sociedade quando o assunto é MINERAÇÃO. De fato, em Pesquisa de Opinião Pública recentíssima (Janeiro e Fevereiro de 2002) realizada por empresa especializada, contratada pelo Instituto Brasileiro de Mineração – IBRAM juntamente com a Secretaria de Minas e Metalurgia do Ministério de Minas e Energia do Brasil – na qual foram ouvidas 2455 pessoas, em 8 (oito) Estados da Federação, nas 5 (cinco) regiões – Norte, Nordeste, Centro-Oeste, Sudeste e Sul, – depois de tratados mais de 200.000 dados, o ouro despontou em primeiríssimo lugar como o bem mineral mais lembrado em respostas espontâneas. PREFÁCIO

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  • Extrao de Ouro Princpios, Tecnologia e Meio Ambiente, a materializaode uma excelente idia, oportuna e competentemente concretizada pelos editores Robertode Barros Emery Trindade e Olavo Barbosa Filho.

    Contando com a colaborao de profissionais reconhecidos e de slida formaotcnico-cientfica que no enumeraremos aqui para no alongar muito este texto, mascujos nomes o caro leitor encontrar no Sumrio, a seguir -, j ao ser publicada tornar-se , imediatamente, obra de referncia para todos os que se interessarem em melhorconhecer o OURO NO BRASIL, bem mineral que contribuiu decisivamente para aconstruo do nosso Pas, a emergncia e a luta pela independncia, a integrao doBrasil ao mundo exterior e para a fundao da Escola de Minas de Ouro Preto, celulamater da engenharia minero-metalrgica no territrio brasileiro e, fundamentalmente racionalidade do desenvolvimento nacional.

    Mais ainda, como bem destacou Paulo Pinheiro Chagas, no Brasil, a mineraode ouro foi a fazedora da democracia e, via o estabelecimento da burocracia dafiscalizao das minas pela Coroa portuguesa, produziu as sementes da AdministraoPblica brasileira.

    Desnecessrio, pois, destacar a importncia do ouro para o desenvolvimentodo Brasil, a qual permanece ainda hoje, eis que os profissionais da geologia so enfticosem afirmar o potencial brasileiro no que respeita a este bem mineral, o qual, alis, oPRIMEIRO mais lembrado pela sociedade quando o assunto MINERAO.

    De fato, em Pesquisa de Opinio Pblica recentssima (Janeiro e Fevereiro de2002) realizada por empresa especializada, contratada pelo Instituto Brasileiro de Minerao IBRAM juntamente com a Secretaria de Minas e Metalurgia do Ministrio de Minas eEnergia do Brasil na qual foram ouvidas 2455 pessoas, em 8 (oito) Estados da Federao,nas 5 (cinco) regies Norte, Nordeste, Centro-Oeste, Sudeste e Sul, depois detratados mais de 200.000 dados, o ouro despontou em primeirssimo lugar como o bemmineral mais lembrado em respostas espontneas.

  • V-se, pois, ser mais que oportuna a publicao de Extrao de Ouro Princpios,Tecnologia e Meio Ambiente.

    A destacar, tambm, a excelente escolha dos assuntos e sua abordagem, eisque propicia ao leitor uma viso panormica completa do tema, inclusive seus aspectoseconmicos, sociais e ambientais, no que respeita a este ltimo valendo lembrar que apresente bem como sua publicao no ano de realizao da Rio+10 em Joanesburgo,frica do Sul, importantssima reunio mundial das Naes Unidas sobreDesenvolvimento Sustentvel, sem sombra de dvida mostra a ateno e a preocupaodos Editores e dos Autores em serem contemporneos da modernidade e da oferta deferramentas para a soluo dos grandes desafios enfrentados para a efetivao do citadoDesenvolvimento Sustentvel.

    Honrado com o convite para elaborar este Prefcio, agradecendo, sensibilizado,aos Editores, no tenho a menor dvida em, com nfase, recomendar a leitura destelivro: ao mesmo tempo, convido o leitor a, na era da comunicao interativa, apresentaraos Editores sugestes e comentrios inclusive bibliografia eventualmente no citadapelos autores de modo que a presente obra no s tenha ressaltados seu interesse eimportncia, como possa vir a ser permanentemente enriquecida, em suas edies futuras.

    Parabns aos editores, autores e cumprimentos a voc, leitor, por ter em mosesta oportuna e muito interessante contribuio ao melhor conhecimento, pelo Brasil epelos brasileiros, de um dos pilares histricos do seu desenvolvimento tcnicocientfico,poltico , econmico e social: o OURO.

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  • A presente obra descreve as principais etapas da metalurgia extrativa doouro. O ponto de partida o panorama geral da explorao de ouro no Brasil e aconcluso o refino deste metal. Incluem-se ainda a eletro-oxidaco de minriosrefratrios e a eletro-recuperao de ouro a partir de solues diludas, alm decaptulos sobre reagentes alternativos ao cianeto, a proteo do meio ambiente, ogarimpo e a economia mineral do ouro no Brasil.

    Este livro tem como principal objetivo mostrar de que forma realizada aextrao de ouro no Brasil e, sempre que possvel, apresentar as razes pelas quaisuma tecnologia pode ser usada em detrimento de outra. Acredita-se que o livroseja til a empresas, universidades professores e alunos - e centros de pesquisaque atuam sobretudo nas reas de tecnologia mineral, meio ambiente e geocincias.Existem, claro, bons livros sobre a metalurgia extrativa do ouro. A grande maioria,porm, est escrita em lngua inglesa ou outro idioma que no o Portugus.

    O texto pode ser utilizado como fonte de informao pontual, ou seja, cadacaptulo pode ser considerado independente dos demais. Entretanto, desde o incioo leitor percebe uma sequncia lgica dos assuntos, o que, acredita-se, facilite acompreenso do tema e a consulta ao texto.

  • Para reunir o material ora publicado, foi indispensvel a valiosa colaborao deprofessores, pesquisadores e engenheiros dos setores de Tecnologia Mineral e Controleda Poluio Ambiental. So eles:

    Achilles Junqueira Bourdot Dutra COPPE / UFRJAlberto Rogrio B. Silva - ARBS ConsultoriaAntnio Eduardo Clark Peres UFMGArthur Pinto Chaves USPurea D. Gomes CVRDCludio Gerheim Porto UFRJEduardo Valle - Bamburra Planejamento e Economia Mineral Ltda.Hildebrando Herrmann - IG - UNICAMPFernando Antonio Freitas Lins CETEM / MCTFernando Roberto Mendes Pires UFRJJennifer J. Hinton UBC / Vancouver CanadJuliano Peres Barbosa CETEM / MCTLaura De Simone Borma LNCC / MCTLino Rodrigues de Freitas CVRDLuis Alberto Dantas Barbosa CETEM / MCTLuis Gonzaga Sobral CETEM / MCTMarcello Mariz da Veiga UBC / Vancouver CanadMaurcio Leonardo Torem PUC-RioNely Palermo UERJPaulo Srgio Moreira Soares CETEM / MCTRenato de Sousa Costa CVRDRonaldo Luiz Correa dos Santos CETEM / MCTVirgnia Sampaio T. Ciminelli UFMG

  • A eles o nosso sincero agradecimento pelo privilgio de compartilharem conoscoseus conhecimentos e experincia, alm, claro, pelo tempo dedicado elaborao dostextos.

    Os Editores no poderiam tambm deixar de reiterar seus agradecimentos aoCentro de Tecnologia Mineral (CETEM/MCT) e Pontifcia Universidade Catlica doRio de Janeiro (PUC-Rio), instituies nas quais desenvolvem suas atividades profissionais,e ao Programa de Apoio ao Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico (PADCT) porintermdio da Coordenao de Aperfeioamento de Pessoal de Nvel Superior (CAPES).

    A edio de um livro dessa natureza se mostrou tarefa mais complexa do que antecipadopelos editores. Os colaboradores so profissionais gabaritados e, por essa razo, viade regra sempre requisitados para vrias outras atividades. Inmeros encontros fo-ram realizados at que se pudesse chegar concluso do texto final aqui apresentado.Os colaboradores esto, evidentemente, isentos de possveis imperfeies e falhas,as quais devem ser atribudas nica e exclusivamente aos editores. Crticas construtivasso, desde j, benvindas.

    Acreditamos ter atingido o objetivo inicial e desejamos que o texto possaser til a muitas pessoas.

    Rio de Janeiro, maio / 2002

    Os Editores

    Roberto de Barros Emery Trindade Olavo Barbosa FilhoCETEM / MCT [email protected] [email protected]

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    Hildebrando Herrmann - IG/UNICAMP

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    O Brasil tem tradicionalmente ocupado uma posio de destaque na produo mundialde ouro. Durante o ciclo do ouro, entre 1700 e 1850, o Brasil foi o maior produtormundial chegando a produzir 16 t anuais (Figura 1) provenientes principalmente dealuvies e outros depsitos superficiais explorados pelos Bandeirantes na regio doQuadriltero Ferrfero, em Minas Gerais. Foi tambm nesta regio que se instalou aprimeira mina subterrnea do Brasil - Mina de Morro Velho - operada pela St JohnD'El Rey Mining Co. Desde o incio de sua operao em 1834, at hoje produziu 470t. de ouro representando aproximadamente 25% da produo brasileira acumulada nomesmo perodo (Vieira e Oliveira, 1988, Lobato et al., 2001).

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    Foi somente a partir dos anos 80, com a descoberta do garimpo de Serra Pelada, que aproduo brasileira saltou de cerca de 20 t para mais de 100 t anuais no final da dcada de80 (Figura 2). Este crescimento foi fomentado pela forte tendncia de aumento do preodo ouro no mundo que chegou a atingir mais de U$ 1000,00 a ona troy em 1980 (Figura 3).

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    Estima-se que a produo de ouro acumulada a partir de 1980, proveniente de garimpos eminas tenha atingido mais de 1.250 t, o que representa mais da metade da produo histricado pais estimada em aproximadamente 2.000 t. Neste perodo, o Brasil experimentou amaior taxa de crescimento (12%) na produo de ouro no mundo (Mackenzie & Doggett,1991).

    Este crescimento, no entanto, atribudo quase que exclusivamente ao aumento da produogarimpeira, principalmente na regio amaznica. Ao final da dcada de 80 a produooficial dos garimpos chegou a quase 90% da produo total (Figura 2). A partir de 1988esta produo comea a decair em decorrncia da diminuio do preo do ouro, quepassou a beirar U$ 300,00 a ona troy, e da exausto das reservas superficiais onde o ouroencontra-se geralmente enriquecido e com granulao grosseira permitindo sua extraopor mtodos rudimentares.

    Paralelamente, a partir do final da dcada de 70, os investimentos em explorao de ouropor parte das empresas propiciaram um aumento progressivo na produo das minas queatualmente representa mais de 80% da produo brasileira a qual, nos ltimos anos, temvariado em torno de 50 t anuais. Esta produo de ouro representa cerca de 5% do ProdutoMineral Bruto brasileiro colocando-o como o quinto que mais contribuiu atrs do Petrleo,Ferro, Gs e Brita (Figura 4). Apesar da posio privilegiada do ouro no cenrio nacional,a posio do Brasil como produtor mundial tem declinado nos ltimos anos passando de 5lugar em 1985 para o 10 em 97.

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    A Tabela 1 sintetiza os estudos realizados por Arantes & Mackenzie (1995) e mostra queos terrenos com potencial geolgico para ouro no Brasil, concentrados nos escudos deidade Arqueana ou Paleoproterozica (mais antigos que 1.800 milhes de anos), so vastos(2,57 milhes km2) se comparados com terrenos de caractersticas semelhantes encontradosno Canad e Austrlia, tradicionais produtores de ouro no mundo. Apesar disso, no Brasila produo de ouro por unidade de rea ainda baixa (0.9 kg/km2). O valor relativamentebaixo (U$ 685 milhes) dos investimentos alocados para explorao de ouro no Brasilentre 1970 e 1990, comparado com os outros pases produtores, pode facilmente explicareste quadro desfavorvel ao Brasil. Estes dados mostram ainda que o Brasil apresenta omelhor retorno dos investimentos em termos de produo de ouro, o que confirma o excelentepotencial geolgico do pais. A razo para este descompasso certamente repousa na faltade levantamentos geolgicos bsicos e de uma poltica mineral adequada que venham aincentivar investimentos em explorao mineral.

    PARAMETRO Brasil Austrlia Canadrea dos escudos (milhes km2) 2.57 1.20 2.20Produo Au at 1990 (t) 2.359 6.886 7.585Investimento em explorao (1970-90) U$ milhes 685 2.963 4.968Produo / rea dos escudos (kg de Au/km2) 0.9 5.7 3.4Produo / investimento em explorao (t/U$ milhes) 3.4 2.3 1.5Fonte: Arantes & Mackenzie, 1995

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    Uma estimativa das reservas brasileiras de ouro difcil j que a maioria dos depsitosconhecidos no tem suas reservas convenientemente avaliadas exceto aqueles que estoem produo ou de posse de empresas de minerao. As reservas conhecidas em 2000,segundo dados do Anurio Mineral Brasileiro de 2001 esto sumarizadas na Tabela 2.

    Fonte: anurio mineral brasileiro, 2001

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    Apesar de estarem reportadas reservas medidas de 1.246 t de ouro contido, estimativaslevantadas pelo projeto Programa Nacional de Prospeo de Ouro (PNPO) (CPRM, 1998)indicam que em 1997 as reservas totais brasileiras eram de 2.283 t de ouro. Estes dadosso provenientes de um extenso levantamento que cadastrou 260 minas, jazidas e depsitosno Brasil . Ainda segundo este levantamento, a produo acumulada de 1965 a 1996 foi de878 t o que resulta num potencial geolgico de 3.161 t de ouro, excluindo-se o que foiminerado pr 1965, principalmente no perodo colonial.

    Apesar da crescente produo do ouro no Brasil por parte das minas, esta produo aindase concentra em um nimero relativamente pequeno delas. Os dados levantados porThorman et al. (2001) mostra que entre 1982 e 1999 mais de 90 % da produo das minasse concentra em 17 minas principais segundo mostra a Tabela 3. Dentro deste universopode-se distinguir um grupo de 7 pequenas minas que produziram entre 3 a 8 t de ouronesse perodo e um grupo de 10 minas maiores que produziram mais de 20 t no mesmoperodo. Os dados constantes na Tabela 3 mostram ainda que das 10 maiores minas, 4encontram-se no Quadriltero Ferrfero e concentram cerca de 40 % da produo. Noentanto, considerando a produo dessas minas a partir de 1982, nota-se que as minas doQuadriltero Ferrfero tem sua produo estabilizada enquanto que a produo das minasfora do Quadriltero Ferrfero foi crescente (Figura 5). Isto reflete a importncia dasnovas descobertas em reas frteis menos tradicionais situadas em terrenos de idadeArqueana ou Paleoproterozica. O grfico da Figura 6 mostra a produo anual das oitomaiores minas em operao atualmente com destaque para as minas de Igarap Bahia,Morro do Ouro; Faz Brasileiro e Cuiab apenas a ltima situada no Quadriltero Ferrfero.

    Medidas Indicadas Inferidas Total

    Minrio Ouro contido Minrio Minrio Minrio

    1.478.532.174 1.246 241.710.076 685.699.385 2.405.941.635

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    1.Igarap Bahia (PA) 71.9 15.2 1990 Operando Arqueano2.Morro do Ouro (MG) 60.9 12.8 1987 Operando Neoprot.3.Fazenda Brasileiro (BA) 49.9 10.5 1984 Operando Paleoprot.4.Cuiab (MG, qf) 44.0 9.3 1986 Operando Arqueano5.Mina Nova (GO) 38.4 8.1 1989 Operando Arqueano6.Morro Velho (MG, qf) 37.7 7.9 1834 Operando Arqueano7.So Bento (MG, qf) 36.1 7.6 1987 Operando Arqueano8.Raposos (MG, qf) 23.6 5.0 1910 Operando Arqueano9.Jacobina (BA) 19.6 4.1 1983 1998 Paleoprot.10.Salamangone (AM) 19.4 4.1 1985 1995 Paleoprot.11.Itabira (MG) 7.9 1.7 1984 Operando Paleoprot.12.So Vicente (MT) 5.5 1.2 1985 1997 Neoprot.13.Crrego do Stio (MG) 4.9 1.0 1990 1998 Arqueano14.Riacho dos Machados(MG) 4.8 1.0 1990 1998 Paleoprot.15.Maria Preta (BA) 3.6 0.8 1990 1996 Paleoprot.16.Mara Rosa (GO) 3.1 0.7 1987 1995 Neoprot.17.Jenipapo (GO) 2.9 0.6 1989 1989 Arqueano

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    Distritos aurferos so definidos pela presena de uma ou mais jazidas, alm de ocorrnciase depsitos de menor importncia que podem apresentar tipologias diferentes masencontram-se concentradas em determinadas reas. Neste captulo adotaram-se comobase as principais regies aurferas do pas j definidas por Martini (1998) chegando-se aum total de 26 regies contendo diferentes tipos de depsito, segundo mostra a Tabela 4.Estas regies esto plotadas no mapa da Figura 7 juntamente com o esboo geolgico doterritrio brasileiro. Nota-se que o ouro no Brasil est encaixado principalmente nas reascratnicas e cintures mveis associados, cujas idades mais recentes so de 450 milhesde anos, relacionados ao ciclo tectnico Brasiliano.

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    Regies aurferas

    1 Quadriltero Ferrfero

    2 Itapicuru

    3 Carajs4 Crixs5 Mara Rosa6 Gurupi7 Ipitinga

    8 Vila Nova9 Jauru

    10 Cuib11 Jacobina12 Dianpolis

    13 Gois Velho

    14 Tapajs

    15 Peixoto Azevedo

    16 Redeno17 Uraricoera18 Bacaj

    19 Rio Madeira20 Brusque

    21 Lavras do Sul

    22 Guapor

    23 Paracatu

    24 Riacho dos Machados25 Pitangui26 Serro

    Tipos de depsitoTipo greenstone beltItabiritosPaleoplacerTipo greenstone beltTipo greenstone beltMetasedimentosTipo geenstone beltVulcano-sedimentarTipo greenstone beltTipo greenstone beltAluvioTipo greenstone beltTipo greenstone belt

    MetassedimentarPaleoplacerTipo greenstone belt

    Tipo greenstone belt

    Tipo greenstone beltGranitosAluviesGranitosAluviesAluviesAluviesTipo greenstone beltAluviesAluviesMetassedimentosGranitosTipo greenstone belt GranitosMetassedimentosMetassedimentosAluvioMetassedimentosTipo greenstone beltTipo greenstone beltAluvio

    ExemplosMorro Velho; So BentoCau, Congo SocoGandarelaFaz. BrasileiroSalobo, BahiaSerra Pelada; Aguas ClarasMina Nova; Mina III; PompexPosse, ZacariasChega tudoOcorrnciasGarimposSalamangoneCabaalPoconJoao Belo, CanavieirasPaiol

    Ocorrncias

    OcorrnciasCui-CuiGarimposOcorrnciasGarimposGarimposPeriquitosOcorrnciasGarimposGarimposCanelinhaOcorrnciasCerrito do ouroCerrito do Pires; CamaquSo VicenteApiacasMorro do ouroRiacho dos MachadosPitanguiRio Jequitinhonha

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    Os vrios tipos de minas, jazidas e depsitos brasileiros ainda no so bem estudados,apesar do aumento significativo de publicaes cientficas sobre os diversos aspectos dageologia dos depsitos aurferos brasileiros a partir da dcada de 80.

    O estudo em detalhe de cada depsito tem como objetivo definir as caractersticas damineralizao para classific-la segundo modelos metalogenticos. No entanto, estudosmais aprofundados so escassos ou com resultados ainda contraditrios devido complexidade e variedade dos tipos de depsito de ouro existentes no Brasil, no que serefere sua idade de formao em relao s rochas encaixantes, e possveis remobilizaesposteriores, podendo os depsitos serem classificados como epigenticos, singenticos, ousingenticos remobilizados.

    Hartmann e Delgado (2001) apresentam uma classificao baseada na idade de formaoe ambincia geolgica. A classe que contm a maioria dos depsitos e reservas de idade

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    Arqueana e Paleoproterozica, sendo responsvel por mais de 80 % da produo dasminas no Brasil (Thorman, et al., 2001). O s depsitos considerados de idade Meso eNeoproterozico so em geral menores e menos numerosos representando menos de 15% da produo das minas. Os depsitos de idade Cenozica tambm so expressivosconsiderando-se as reservas contidas nos aluvies e nas pores supergnicas quefreqentemente se encontram enriquecidas pelos processos intempricos, principalmentena regio amaznica. A produo garimpeira provm quase que inteiramente desse tipode depsito.

    No presente captulo optou-se por classificar os depsitos em tipos bastante abrangentes ereconhecidos em vrias partes do mundo. A classificao baseada principalmente noambiente geolgico no qual se inserem os depsitos, evitando-se assim controversas quanto gnese ou idade absoluta da mineralizao. Esta classificao abrange 6 tipos principaisconforme descrito a seguir.

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  • praticamente todos apresentam mineralizaes de ouro. No entanto o principal produtor o Grupo Itacainas (Docegeo, 1988) de grau metamrfico mais elevado. As principaisjazidas so a do Igarap Bahia e Salobo onde o ouro ocorre associado a sulfetos de Cu.

    O Grupo Vila Nova no Amap tambm foi identificado como uma possvel sequncia dotipo "greenstone belt" (Jorge Joo et al., 1979) onde se localiza a jazida de Salamangone.

    Sequncias vulcano-sedimentares foram identificados na regio Centro-oeste e definidaspor Pimentel & Fuck (1992) como arcos magmticos mais recentes, do Neoproterozoico,com caractersticas bastante diversas dos "greenstone belts" mais tpicos arqueanos. Noentanto, estas so tambm produtoras de ouro tendo como exemplo as jazidas do Posse,Zacarias e Chapada na regio de Mara Rosa (Palermo et al , 2000).

    Diversos outros ambientes do tipo "greenstone belt" com potencial aurfero foram identificadasnos escudos brasileiros, podendo-se citar os de Gurupi, no Maranho; Cumaru, Andorinhas eInaj ao sul da provncia Carajs no Par; Bacaj no norte do Par; Pitinga prximo fronteiracom o Amap; Parima em Roraima, Gois Velho em Gois; Pitangui e Riacho dos Machadosnas proximidades do Quadriltero Ferrfero, Dianpolis, em Tocantins (Martini, 1998).

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    Trata-se de um tipo de depsito clssico no mundo tendo como padro os tradicionais depsitosde ouro associado a urnio e pirita nos membros basais da bacia de Witwatersrand na frica doSul, responsveis por aproximadamente 1/3 da produo de ouro anual no mundo. Amineralizao do tipo stratabound e estratiforme j que se relaciona a horizontes sedimentaresespecficos. Os meta-conglomerados so caracteristicamente do Paleoproterozico e repousamsobre embasamento Arqueano, geralmente em proximidade com ambientes do tipo "green-stone belt", que supostamente serviram como fonte do ouro depositado nos meta-conglomerados.

    No Brasil este tipo de depsito ocorre associado aos meta-conglomerados da FormaoCrrego do Stio na regio de Jacobina, Bahia, e Formao Moeda, no QuadrilteroFerrfero. No entanto os depsitos econmicos situam-se apenas em Jacobina, representadospelas minas de Canavieiras e Joo Belo que conjuntamente apresentam reservas da ordemde mais de 300 t de ouro e uma produo acumulada da ordem de 20 t.

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    Este tipo de depsito, genericamente denominados de Jacutingas, tem um carter regionalizadoj que ocorrem exclusivamente associados s formaes ferrferas do Supergrupo Minas naregio do Quadriltero Ferrfero e adjacncias. So depsitos em geral de pequena tonelagem

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    podendo no entanto atingir altos teores que no caso da mina de Congo Soco pode variar de 20a 34gAu/t (Ladeira, 1988). Este ouro por vezes extrado como subproduto do minrio deFerro e tem como caracterstica peculiar a ocorrncia de paldio formando uma liga com ouro.

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  • Ainda na dcada de 80 a Knelson solucionou o problema de se aumentar a fora centrfugasem perda de fluidizao do leito concentrador, fator que estende a utilizao do equipamentoa faixas granulomtricas mais finas. O concentrador Knelson modelo padro uma centrfugaque desenvolve 60 g, operando em batelada. A descarga de concentrado dura de 10 a 15minutos, sendo realizada mediante a abertura de um orifcio de drenagem, atravs do qual oconcentrado impulsionado por um jato de gua, seguindo por uma tubulao at uma salaou container de segurana. O modelo CD - Descarga Central - ("centre discharge") seassemelha ao concentrador padro, mas inovaes mecnicas reduziram o tempo de descargaautomtica a 2 minutos. O concentrador de descarga central Knelson ilustrado na Figura10. Um concentrador de descarga varivel, operado continuamente, foi projetado paraindstrias de metais de base e de carvo.

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    Concentrador Falcon

    A Falcon, empresa mais recente que a Knelson, porm fabricando concentradorescentrfugos desde a segunda metade da dcada de 80, foi a pioneira no fornecimento deconcentradores centrfugos contnuos, desenvolvidos a partir da tecnologia de operaoem batelada ou semi-contnua. Os modelos semi-contnuo e em batelada ainda so os maisutilizados. Seus aparelhos podem atingir 200 g e recuperar partculas abaixo de 10 mm.Isto possvel mediante a utilizao de baixas presses de gua (50 - 80 kPa) para fluidizaros "riffles" de concentrado, sob ao centrfuga equivalente a 200 g, usando acionadoresde freqncia varivel. Um esquema do concentrador Falcon, incluindo a representaodo balano de foras no equipamento, apresentado na Figura 11. Uma instalao decircuito tpica, incluindo a utilizao de um concentrador semi-contnuo Falcon, ilustradana Figura 12.

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    A flotao um mtodo de separao entre partculas slidas que explora diferenassuperficiais baseadas no fato das mesmas poderem apresentar carter polar (hidrofilicidade)ou apolar (hidrofobicidade). Segundo o princpio de afinidade entre espcies ambas polaresou ambas apolares, em uma mquina de flotao as entidades hidroflicas seguem o fluxode gua e as hidrofbicas aderem s bolhas de ar. Superfcies de ouro puras e limpas sonaturalmente hidroflicas. Entretanto, menos de uma monocamada de contaminantecarbonceo, depositado a partir do ar ou da soluo, suficiente para tornar a superfciehidrofbica. O resultado prtico que o ouro pode ser considerado um dos melhoresexemplos de hidrofobicidade natural entre os sistemas de extrao industrial (Marsden eHouse, 1992). Na maioria dos casos as partculas de ouro encontram-se na naturezaintimamente associadas a alguns minerais, especialmente da famlia dos sulfetos, tais comoarsenopirita, pirita, pirrotita e calcopirita. Este o caso das empresas brasileiras que praticamflotao de ouro, que pode ser tratada como flotao de sulfetos, como veremos adiante.

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    Qualquer operao de concentrao de minerais requer trs condies bsicas:liberabilidade, diferenciabilidade e separabilidade dinmica. A liberabilidade conseguidanas operaes de fragmentao da etapa de preparao. O carter hidrofbico das partculasde ouro em sua condio natural foi discutido anteriormente. As partculas dos sulfetos aele associadas, apesar de no serem to hidroflicas quanto aquelas dos oxi-minerais,requerem a adsoro de um coletor para serem coletadas pela fase ar. Para que a ao docoletor seja mais efetiva a presena de um ativador geralmente necessria. Uma espumaestvel obtida pela ao de um espumante que tem tambm a funo de facilitar acintica de interao partcula - bolha. Por separabilidade dinmica entende-se adisponibilidade de um equipamento ou mquina de flotao. Os reagentes e mquinasempregados na flotao de ouro no Brasil sero discutidos a seguir.

    Os coletores empregados na flotao de sulfetos contendo ouro associado pertencem famlia dos tio-compostos ou compostos sulfidrlicos. Os grupos polares dos tio-compostoscontm pelo menos um tomo de enxofre no ligado a oxignio. So usualmente derivadosde um "composto de origem" oxigenado, atravs da substituio de um ou mais tomos deoxignio por enxofre. Partindo-se de compostos de origem da qumica inorgnica a transiopara tio-composto requer a substituio de um ou mais hidrognios por radicais dehidrocarboneto. Os tio-compostos so normalmente comercializados sob a forma de saisde sdio ou potssio.

    As principais propriedades dos tio-compostos so: (i) baixa ou nenhuma atividade na inter-face lquido/ar (caracterizando ao exclusivamente coletora, ausncia de ao espumante);(ii) alta atividade qumica em relao a cidos, agentes oxidantes e ons metlicos; e (iii)diminuio da solubilidade com o aumento da cadeia hidrocarbnica.

    A importncia das reaes de oxidao de tio-compostos leva a uma forma de apresentaodos mesmos que abrange a seqncia: composto de origem, tio-derivativo, produto deoxidao, conforme a Tabela 2.

    A estrutura dos compostos de origem apresentada na prpria tabela. Os tio-derivativose produtos de oxidao so ilustrados a seguir.

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    cido carbnico O //HO-C \ OH cido carbmico H O \ // N-C / \ H OH cido fosfrico HO O \ // P / \ HO OH cido fosfnico H O \ // P / \ H OH uria H2N \ C=O / H2NguaO/ \H HamonacoNH3

    Tio-derivativoComposto de origem Produto de oxidao

    monotiocarbonatoditiocarbonato (xantato)

    tritiocarbonatoperxantatoter xntico

    formato xantgeno

    ditiocarbamatoster de tionocarbamato

    monotiofosfato de dicresiladitiofosfato de monoalquila

    ditiofosfato de dialquila

    ditiofosfinato

    carbonato dissulfetodixantgeno

    dissulfeto de tiouretana

    monotiofosfatgenoditiofosfatgenoditiofosfatgeno

    (anlogos ao dixantgeno)

    tiouriamercaptobenzotiazol

    mercaptana

    tioeteramina

    dissulfeto

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    monotiocarbonato carbonato dissulfetoO O O// // \\R-O-C R-O-C C-O-R\ \ /S-(M+) SS

    ditiocarbonato (xantato) dixantgenoS S S// // \\R-O-C R-O-C C-O-R\ \ /S-(M+) SS

    Nos xantatos ocorre ressonncia entre os tomos de enxofre da ligao dupla e da simplescom o carbono. A ressonncia entre os dois tomos de enxofre e o de oxignio desprezvel.

    tritiocarbonato S //R-S-C \ S-(M+)

    perxantato S //R-O-C \ SO-

    ter xntico S //R-O-C \ S-R1

    formato xantgeno S //R-O-C O \ // S-C \ O-R1

    ditiocarbamato de dialquila dissulfeto de tiouretana R S R S S R \ // \ // \\ / N-C N-C C-N / \ / \ / \ R S-(M)+ R SS R

    ster de tionocarbamato de alquilaR1 S \ // N-C / \H O-R2R1 = C3H7 R2 = C2H5

    monotiofosfato de dicresila(duas formas tautomricas)-O S -O O \ // \ // P P / \ / \-O O-(M+) -O S-(M+)o smbolo representa o grupo cresila

  • ditiofosfatode monoalquilaR-O S \ // P / \H-O S-(M+)

    ditiofosfatode dialquilaR-O S \ // P / \R-O S-(M+)

    ditiofosfinatode dialquilaH O \ // P / \H O-(M+)

    mercaptana e seus saisR-SH R-S-(M+)

    tioeteraminaR1-S(CH2)n-N-R2 | R3

    tiouria de difenila (tiocarbanilida)-N-H \ C=S /-N-Ho smbolo representa o grupo fenila

    mercaptobenzotiazol S / \ C-SH \ // No smbolo representa o grupo fenila

    Os grupos apolares dos tiocompostos empregados em flotao so geralmentehidrocarbonetos de cadeia curta: etila a hexila (C2H5 a C6H13), fenila (C6H5), ciclohexila(C6H11) e combinaes de grupos alquila e arila.

    No caso dos xantatos so empregados industrialmente os homlogos de 2 a 5 carbonos.As estruturas ramificadas (iso) dos homlogos de 3 e 4 carbonos (propila e butila) so maisutilizadas que as estruturas lineares (n). Existem tambm xantatos secundrios (sec).

    CH3-CH2-CH2-CH2-X-Na: n butil-xantato de sdioCH3-CH-CH2-X-Na: iso butil-xantato de sdio | CH3CH3-CH2-CH-X-Na: butil-xantato secundrio de sdio CH3Os xantatos so normalmente designados pelo smbolo X:EtXK: etil-xantato de potssioX-: nion xantatoX2: dixantgeno

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    No caso das mercaptanas, reagentes pouco comuns, empregam-se os homlogos com 12carbonos, devido toxicidade e baixo limite de odor dos inferiores.Apesar do elevado momento de dipolo dos sais insolveis, produtos de reao entre xantatose ditiofosfatos e ctions metlicos, mesmo os homlogos mais curtos, so hidrofbicos.

    Os surfatantes comumente empregados como espumantes em sistemas de flotao socompostos no inicos, geralmente pertencentes classe dos alcois ou dos teres, incluindoseus derivados contendo grupos xido de etileno e xido de propileno, alm de leo depinho (a substncia ativa o a-terpineol) e dos chamados cidos creslicos (os cresis narealidade so alcois aromticos).

    Os alcois de cadeia linear tendem a formar filmes solidificados na interface lquido-gs,efeito indesejvel. Entre os alcis de cadeia ramificada o mais comumente empregadocomo espumante o MIBC, metil isobutil carbinol.

    Os chamados poliglicis so derivados de dois teres cclicos, o xido de etileno e o xidode propileno. A hidrofilicidade desses grupos aumenta drsticamente a solubilidade doschamados teres de poliglicol em relao aos alcois correspondentes. Um metil-ter depropileno glicol exemplificado a seguir: CH3-(O-C3H6)x-OH. O peso molecular funodo nmero x de grupos xido de propileno.

    Ao contrrio das funes bem definidas dos coletores e dos espumantes, as aes dosmodificadores so distintas:i. modulao do pH, de extrema importncia prtica. efetuada mediante a adio decidos e de bases. Deve ser levado em conta o fato de que o nion do cido ou o ction dabase poder em alguns sistemas se adsorver especificamente e alterar as caractersticasdas interfaces envolvidas. Cuidados especiais devem ser tomados quando os ons adicionadosatravs da soluo so comuns aos minerais presentes . Outra cautela em relao modulao do pH implica em no se ultrapassar o valor almejado, gerando a necessidadede se proceder o ajuste em sentido contrrio;ii. controle do estado de agregao da polpa atravs da adio de dispersantes eagregantes (coagulantes e floculantes). Os dispersantes, em geral, exercem tambm opapel de depressores de ganga. As aes de disperso e de agregao esto intimamenterelacionadas com a modulao do pH. Em geral, uma polpa dispersa favorece a flotao.Os polmeros naturais e sintticos tm poder floculante no caso de apresentarem alto pesomolecular e so dispersantes quando possuem baixo peso molecular. Os principais polmerossintticos so derivados do cido acrlico, constituindo as poliacrilamidas. Em menor escalaso tambm empregados derivados do cido metil-acrlico, de steres acrlicos, de acrilonitrilae de acrilamida. Um polmero constitudo por mais de um monmero designado comocopolmero. Os amidos, polmeros naturais, so tambm floculantes ou coagulantes. Almdos amidos, alguns polmeros naturais derivados da celulose tm aplicao industrial, sendoa carboxi-metil celulose o mais importante deles;

  • iii. ativao, atravs da adio de reagentes capazes de tornar mais eficaz e/ouseletiva a ao dos coletores;iv. depresso, atravs da adio de reagentes capazes de inibir a ao do coletor ehidrofilizar a superfcie dos minerais que se destinam ao afundado. Entre osdepressores orgnicos destacam-se os polissacardeos, em especial o amido de milho.Outros depressores orgnicos so os taninos e seus derivados, em especial o quebracho,os derivados da celulose (a carboximetil celulose o principal representante) e oslignossulfonatos.

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    A aplicao da flotao como uma etapa no processamento de minrios de ouro pode serassim classificada, considerando a interao com a mineralogia prevalecente no minrio(Lins, 2000):

    Flotao de Minrios com Partculas de Ouro

    Flotao de Ouro Associado com Sulfetosouro associado com pirita, pirrotita e arsenopirita;ouro associado a minerais como calcopirita e bornita em minrios de cobre;ouro associado com sulfetos de Cu, Pb, Ag, Zn.

    Flotao de Ouro em Sistemas Mistosparte do ouro ocorre como partculas de ouro nativo e parte associada a sulfetos.

    De modo geral, o esquema de flotao aplicado a minrios de ouro, com ouro associado asulfetos ou no, visa a flotao conjunta de ouro e sulfetos. Essa prtica se justifica, emparte, pela dificuldade inerente de separao seletiva entre ouro livre (partculas de ouronativo liberadas dos sulfetos ou minerais de ganga) e os sulfetos de modo geral.

    Exemplificando com o sulfeto mais comum em minrios de ouro, a pirita. A literaturaclssica, desde Gaudin, considera que o ouro e a pirita interagem do mesmo modo, mesmomecanismo, com os xantatos, atribuindo-se ao dixantgeno formado em ambas superfciesa flotabilidade que passam a apresentar e, em decorrncia, a impossibilidade de separaoseletiva entre ouro livre e pirita (Lins, 2000).

    A despeito da dificuldade inerente de separao, nos casos onde o ouro est liberado (pelomenos parcialmente e constituindo uma frao significativa do ouro total do minrio) dossulfetos, a flotao seletiva em determinadas situaes poder ser vantajosa do ponto devista econmico, tcnico e ambiental (Monte et al., 1997, Monte et al., 2002), embora noseja ainda tal prtica empregada no Brasil.

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    Exemplos: a separao prvia entre o ouro livre e pirita aurfera (esta sendo recuperadaem outra etapa de flotao) pode resultar em menor custo total de reagentes de flotao eem menor tempo de residncia, em comparao com uma nica etapa, flotando-seconjuntamente o ouro livre e a pirita. Ademais, a cianetao separada dos dois concentrados(requerendo condies diferentes) pode ser tambm interessante do ponto de vistaeconmico. Se for um minrio de ouro livre (free gold ore), quando no h ouro associado pirita, a vantagem de se flotar o ouro liberado fica ainda mais evidente. Neste caso, aflotao pode ser uma etapa a se estudar se uma frao significativa do ouro liberado seapresentar em tamanho considerado fino demais para que haja uma concentrao gravticaeficiente, ou grosseiro em demasia a ponto de prejudicar a cianetao (elevando o tempode residncia requerido para dissoluo das partculas de ouro).

    Outro exemplo, desta feita com uma perspectiva ambiental. Um minrio contendo ourolivre e arsenopirita, alm da ganga. Uma separao seletiva entre o ouro liberado e essesulfeto pode resultar em opes de tratamento diferenciado e disposio para aarsenopirita, havendo ou no ouro associado a ela, pela necessidade de se cuidar dasproblemas ambientais decorrentes, como drenagem cida e liberao de espcies dearsnio nos efluentes.

    No Brasil, pelo menos trs importantes produtores de ouro empregam a flotao, todoslocalizados em Minas Gerais. (Outros novos projetos em Carajs esto sendo objeto deestudo.) Na usina So Bento, em Santa Brbara, o ouro e a pirita so flotados juntos emum concentrado bulk, o qual, em seqncia, tratado por duas rotas alternativas delixiviao, a presso ou bacteriana, antes da cianetao.

    Na operao de Morro Velho, em Raposos, o processamento do minrio inclui uma etapapreliminar de flotao de ouro livre e grafita com mercaptobenzotiazol (MBT) em pHneutro. Em uma etapa seguinte, a pirita contendo ouro flotada com a adio de ditiofosfato.Em seqncia, os dois concentrados so tratados conjuntamente em um ustulador,antecedendo a cianetao.

    A Rio Paracatu Minerao (RPM), em Paracatu, processa um minrio de ouro contendoouro livre e sulfetos (pirita e arsenopirita). O esquema de flotao nesse caso consta detratar separadamente o overflow e o underflow do ciclone que classifica o produto damoagem. O underflow (75% + 147 um) concentrado por flotao com a adio deMBT (30 g/t) em pH 6-6,5. O overflow (90% - 147 um) tambm, com a adio de MBT(10g/t), no mesmo pH. Aps uma etapa de limpeza, os dois concentrados se juntam,alimentando o circuito de cianetao.

    No caso especfico de flotao de sulfetos contendo ouro associado, a principal aomodificadora a ativao por ction cprico (geralmente adicionado sob a orma de sulfato),particularmente importante no caso do sulfeto associado a ouro ser a pirita, apesar de ser

  • empregado com sucesso em outros sistemas. A escolha de depressores de ganga dependedos minerais presentes e de outras condies, como granulometria, etc. Combinaes edosagens adequadas de coletores, ativadores e depressores so essenciais. Alm de atuardiretamente na modulao da ao do coletor, os modificadores podem tambm afetar ascaractersticas da espuma. Dosagem excessiva de sulfato de cobre pode resultar eminstabilidade de espuma, ao passo que dosagem insuficiente leva a recuperao exageradade lamas (OConnor e Dunne, 1994).

    A flotao com depresso preferencial de certo(s) sulfeto(s) tem sido mencionada naliteratura, a adio de agentes oxidantes ou redutores sendo considerada como fatoressencial. Alm de reagentes qumicos convencionais, agentes biolgicos tm sido testadoscomo oxidantes. No Brasil, uma tentativa de remoo seletiva de pirrotita para reduzir oconsumo de cianeto e oxignio na lixiviao do ouro no apresentou bons resultados (Velarde,1991), apesar da tcnica ter sido exitosamente aplicada no exterior.

    O mecanismo de flotao de sulfetos contendo ouro associado pode ser explicadosimplificadamente a partir da formao de pontos de ancoragem constitudos por um salem que o ction pertence ao retculo cristalino do mineral e o nion proveniente do tio-composto empregado como coletor. A baixa solubilidade desse sal imprescindvel, sendoessencial que sua solubilidade seja inferior do hidrxido respectivo. A ao ativadora dosctions cprico fica explicada pela substituio parcial do ction superficial do retculocristalino por Cu2+, capaz de formar tiolatos de baixssima solubilidade. Esses pontos deancoragem, pouco significativos em termos de percentagem de cobertura superficial, sosuficientes para nuclearem a adsoro do produto de oxidao do tiolato. No caso dotiolato mais investigado, o xantato, o produto de oxidao, o dixantgeno, um leoextremamente hidrofbico, que estabelece ligaes de van der Waals, inicialmente com ascadeias hidrocarbnicas dos pontos de ancoragem, e posteriormente entre si, formandomulticamadas de alta estabilidade. A reao andica de oxidao do nion tiolato equilibrada eletroquimicamente pela reao catdica de reduo do oxignio dissolvido.No caso de partculas de ouro livre, inexoravelmente contaminadas no ambiente natural, oproduto de oxidao do tiolato se adsorve diretamente na superfcie contaminada por forasde van der Waals.

    Os coletores mais comumente empregados na flotao de ouro associado a sulfetos so osxantatos e ditiofosfatos, que coletam de forma no seletiva tanto o ouro quanto os sulfetos.

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    Na flotao de minrios de ouro no Brasil so empregadas clulas mecnicas de sub-aerao, com exceo da flotao unitria praticada na RPM.A Figura 13 ilustra uma mquina de flotao Wemco. Detalhes do rotor e estator soapresentados na Figura 14.

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    A polpa agitada pelo rotor e mantida em suspenso. Outra funo do rotor criar umapresso negativa capaz de aspirar o ar necessrio para a flotao. Em algumas famlias demquinas essa presso negativa suficiente para aspirar todo o ar necessrio ao processo,caracterizando uma clula auto-aerada; em outras a aspirao do ar requer o auxlio decompressores. A funo do estator quebrar as bolhas de ar em inmeras bolhas pequenas.O capuz do estator tem por finalidade dividir a clula em duas zonas, uma turbulenta, pelaao do rotor, que propicia alta probabilidade de coliso partcula/bolha, outra quiescentevisando manuteno da adeso partcula/bolha (Chaves e Leal Filho, 1998).

    A flotao unitria ("unit flotation" ou "flash flotation") foi desenvolvida na Finlndia pelaOutokumpu Oy, com o objetivo de separar rapidamente metais valiosos, que so flotadosem equipamentos especialmente projetados, clulas "skim air", instaladas no circuito demoagem, sendo alimentadas pelo "underflow" do ciclone de fechamento do circuito demoagem, evitando a sobremoagem de partculas j liberadas (Anon., 1986). No Brasilesse tipo de mquina de flotao utilizado na RPM.

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    Os espessadores convencionais (Figura 15) so constitudos de um tanque cilndrico-cnico(a altura da poro cilndrica pequena em relao ao dimetro e o cone raso - inclinaodo fundo 12:1) (Monte et al., 2002).

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    So alimentados pelo centro, as partcula slidas sedimentam e so retiradas pelo fundo,no pice da poro cnica, constituindo o "underflow", enquanto o lquido sobrenadantetransborda ("overflow") e recolhido em uma calha que circunda o tanque. A funoprincipal do espessador adensar a polpa at um valor conveniente para a operaosubseqente. A recirculao total ou parcial da gua de processo est exercendo umpapel cada vez mais relevante. Em alguns casos especiais, que incluem a cianetao deminrios de ouro, os espessadores so usados como reatores qumicos, retendo o minriodurante o tempo necessrio para que reaes qumicas ocorram e separem a fase slidada soluo.

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    Trs empresas foram escolhidas para ilustrar o panorama brasileiro: a Companhia Vale doRio Doce - CVRD (Gomes), por ser a maior produtora de ouro no pas, a Rio ParacatuMinerao - RPM (Azevedo), por apresentar o fluxograma mais elaborado em termos deoperaes de concentrao, que abrangem, alm dos mtodos gravticos, a flotao, tantoem clulas mecnicas quanto a flotao unitria, e a pioneira, antiga Minerao MorroVelho, hoje Anglogold Morro Velho (Vieira).

    Os minrios lavrados pela CVRD se classificam como "free milling ores", por estaremdisponveis para cianetao aps britagem/moagem. As caractersticas de liberaopermitem, por exemplo no caso de Fazenda Brasileiro (fluxograma ilustrado na Figura 16),a produo de concentrado gravtico que alimenta diretamente a fuso.

    A produo de ouro nas unidades operadas pela CVRD apresentada a seguir:

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  • ROM Processo t Au/ano

    Igarap Bahia - PA 2,2 Lixiviao em pilhas 11

    2,2 Lixiviao em tanques/adsoro CIP

    Fazenda Brasileiro - BA 1,0 Adsoro CIL 5

    Almas -TO 0,35 Lixiviao em pilhas 0,5

    Itabira - MG 0,21 Lixiviao em tanque 0,6

    Caet - MG 0,35 Lixiviao em pilhas 0,7

    TOTAL 17,8

    Milhes t/ano

    A Usina de Fazenda Brasileiro ser apresentada como exemplo de uma usina debeneficiamento de minrios de ouro do tipo free milling. O fluxograma simplificado ilustrado na Figura 16.

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    Foi a primeira unidade produtora de ouro da CVRD, operando desde 1984 uma usina delixiviao em pilhas com minrio oxidado proveniente da mina a cu aberto. Em 1988passou a ser lavrada a mina subterrnea. A produo atual 5,2 toneladas de ouro porano, sendo lavradas por ms 80.000 toneladas de minrio com teores mdios de 5 g Au/t(mina subterrnea) e 1,2 g Au/t (mina a cu aberto).

    Os principais minerais presentes no ROM so: quartzo (32,5%), albita (24,3%), clorita(23,0%) e sulfetados (pirita, arsenopirita, pirrotita e calcopirita, em proporo entre 3 e6,5%). O ouro (nativo) apresenta-se preenchendo fraturas em sulfetos (principalmentepirita e arsenopirita), na superfcie de sulfetos (formando pequenos "dentes"), associado afraturas em veios de quartzo e, menos freqentemente, como incluso em arsenopirita.

    O ROM (teor mdio de 5 g Au/t) alimenta uma moega com grelha fixa de abertura de700 mm, sendo retomado por alimentador vibratrio com grelha de 178 mm. A pororetida alimenta um britador de mandbulas FAO 12090. O minrio britado a 178 mmsegue para uma pilha pulmo, sendo retomado em tnel, por alimentadores vibratrios, eencaminhado segunda etapa de cominuio que envolve: peneiramento primrio em9,53 mm (3/4"), em peneiras vibratrias inclinadas, com "deck" de alvio de 44,5 mm (13/4"); britagem secundria em britador FAO standard 120 RBG, do retido dopeneiramento primrio, peneiramento secundrio em 9,53 mm (3/4"), em peneirasvibratrias inclinadas, com "deck" de alvio de 19,1 mm (3/4")do produto da britagemsecundria, britagem terciria, em britadores cnicos Nordberg, em circuito fechadocom o peneiramento secundrio. O produto da segunda etapa de cominuio consisteem minrio passante em 9 mm, oriundo dos peneiramentos primrio e secundrio, quesegue para a etapa de moagem. As etapas seguintes ocorrem em duas linhas: linha 1trata 40 t/h de slidos e linha 2 trata 80 t/h de slidos. A moagem ocorre em circuitofechado com dupla classificao em ciclones e concentrao gravtica. Na linha 1, omoinho de bolas tem dimenses de 10x17' e os ciclones possuem dimetro de 15". Nalinha 2 o moinho de bolas tem dimenses de 12,5 x 24' e os ciclones possuem dimetrode 26". A descarga do moinho alimenta uma primeira bateria de ciclones cujo "under-flow" constitui-se na alimentao de concentradores centrfugos Knelson e Falcon. Atfevereiro de 1998, a concentrao gravtica era operada em jigues Denver. O concentradoalimenta uma mesa vibratria "rougher", cujo rejeito passa a uma mesa "scavenger". Osconcentrados de ambas as mesas (com teor mnimo de 20% Au, especificao da fundiodireta) so recolhidos em um filtro caixa tipo cofre. Os rejeitos de todos equipamentosde concentrao gravtica so reunidos e bombeados para alimentao de uma segundabateria de ciclones, cujo "underflow" retorna ao moinho, como carga circulante, fechandoo circuito. Os "overflows" das duas ciclonagens (80% passante em 74 mm) sobombeados at uma peneira vibratria para eliminao de materiais estranhos polpa(arpas, plsticos, etc.) e alimentam o espessador, cujo "overflow" gua a ser recirculadaao processo (principalmente moagem). O "underflow", com cerca de 50% de slidos,alimenta a etapa de pr-aerao e cianetao.

  • Nas usinas que empregam processos CIP e CIL e lixiviao em tanque na hidrometalurgia,o controle do estgio de moagem em circuito fechado com ciclonagem deve ser rigoro.

    O fluxograma da RPM ilustrado nas Figura 17 (Moagem e Flotao) e 18(Hidrometalurgia). O fluxograma da Hidrometalurgia foi includo no texto por conter algumasoperaes de beneficiamento de minrios, como moagem, ciclonagem, espessamento econcentrao em concentrador centrfugo Knelson.

    Na Figura 17 os cilindros horizontais so alimentadores e transportadores de correia. O"underflow" do primeiro cilindro refere-se aos finos que passam pelo alimentador de sapatase vo diretamente para um transportador de correia, sem necessidade de classificao. O"underflow" da classificao alimenta tanto a jigagem (um ciclone, 12,5% do fluxo) quantoa flotao unitria (sete ciclones, 87,5% do fluxo). A carga circulante da moagem primria,composta pelo rejeito da flotao unitria, parcialmente retirada para o circuito deremoagem. A frao retirada controlada por uma vlvula automtica. Dependendo doWI do minrio esta vlvula opera mais aberta ou mais fechada, a abertura refletindodiretamente na taxa de alimentao nova da planta.

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    Nas Figuras 19 e 20 so apresentados os fluxogramas simplificados de beneficiamentoda Anglogold Morro Velho: Circuito de Cuiab (produo de 400 kg/ms de ouro totalrefinado) e Circuito Mina Velha/Esprito Santo (produo de 170 kg/ms de ouro totalrefinado), respectivamente. Ambas as usinas operam britagem primria em britador demandbulas Blake, britagem secundria em britador cnica (Cuiab opera um britador"standard" alimentando um "short head"), peneiramento em peneiras vibratrias, ciclonagem,moagem em moinhos de bolas com descarga por 'overflow', concentrao gravtica emmesas estticas e mesas vibratrias James, espessamento e flotao em clulas mecnicas.

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    VIEIRA, J.A.N., Informaes pessoais, 2000.

    AGRADECIMENTOSOs autores agradecem Companhia Vale do Rio Doce (Dra. urea Dias Gomes), RioParacatu Minerao (Eng. Jlio Csar Sanches de Azevedo) e Anglogold Morro Velho(Dr. Joo Alberto Nascimento Vieira) pelas preciosas informaes fornecidas.

  • Durante todo o perodo anterior ao desenvolvimento do processo de cianetao, a extraodo ouro envolveu, quase que exclusivamente, o uso da separao gravtica bem como deoperaes e de processos complementares a esta, tais como a cominuio, a classificaoe, posteriormente, a amalgamao. A utilizao destes baseava-se em trs importantescaractersticas do metal:(i) na sua elevada densidade (19,3 g/cm3 no estado puro), muito superior quelas de mineraisde ganga, como os silicatos, o que indica o uso de operaes de concentrao gravtica.(ii) na sua hidrofobicidade natural. A utilizao de sluices cobertos com l de carneiro jera utilizada no Mar Negro, em 1300 A.C. A presena de oleosidade na l contribuia paraa separao do ouro. Conjugava-se o elevado peso especfico com a hidrofobicidade dometal.(iii) na capacidade de ser incorporado ao mercrio. A descoberta de que o ouro podia ser"molhado" pelo mercrio data de 1000 A.C. Porm, a utilizao mais ampla do processode amalgamao somente ocorreu a partir do sculo XIV, na Europa Central (Shoemaker,1984; Marsden e House, 1992).

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    No sculo XVI, quando as tcnicas de extrao de ouro foram trazidas at s Amricaspelos espanhis e portugueses, estas ainda se baseavam na separao gravtica seguidada amalgamao. E foi utilizando essas tcnicas que o Brasil chegou a ser responsvel porcerca de 60% da produo mundial, por volta de 1750 (Guimares, 1986; Santos, 1986). Odecrscimo da produo brasileira, na segunda metade do sculo XVIII, coincide com adescoberta de depsitos mais promissores em outras partes do mundo: Rssia, EstadosUnidos (Califrnia), Nova Zelndia e Austrlia. Em 1886, foram descobertas as primeirasreservas importantes na regio de Witwatersrand, na frica do Sul. Em apenas dois anos,esse pas tornou-se responsvel por 4% da produo mundial de ouro.

    Porm, uma vez esgotados os minrios de mais fcil lavra e extrao, os mineradoresdepararam-se com as dificuldades de extrao de ouro fino e ouro associado a sulfetos,para os quais as tcnicas de separao gravtica e amalgamao no se mostravam toeficientes. Os processos envolvendo a utilizao do cloro, empregados de formacomplementar separao gravtica ou no tratamento de concentrados de sulfetos, eramonerosos e inadequados para a extrao direta a partir dos minrios. Ao final da ltimadcada do sculo XIX, alguns previam um fim prximo para a recente e exuberanteminerao de ouro na frica do Sul (Shoemaker, 1984; Marsden e House, 1992). Foinesse cenrio que surgiu o processo hidrometalrgico de cianetao.

    Em 1887, trs escoceses, um qumico-metalrgico, John S. MacArthur, e dois irmosmdicos, Robert e William Forrest, obtiveram a patente inglesa nmero 14 174 relativa aouso de KCN para a dissoluo do ouro. E outra, em 1888, relativa utilizao do zincopara a recuperao do ouro.

    As primeiras utilizaes comerciais do processo de cianetao ocorreram na mina deCrown, na Nova Zelndia, em 1889 e em Robinson Deep, em Witwatersrand, frica doSul, em 1890. A primeira unidade industrial nas Amricas, a Consolidated Mercur, entrouem operao em 1891, em Utah, Estados Unidos (Shoemaker, 1984; Fleming, 1992). Oimpacto do novo processo na produo mundial de ouro fica demonstrado pela elevaoda produo de ouro de uma mdia de 4,2 t/ano no perodo 1851-1900, para 14,6 t/ano noperodo 1901-1950 (Mullen, 1998).

    A Figura 1 apresenta um fluxograma geral do processo de cianetao de minrios aurferos.O processo iniciado com a cominuio do minrio at uma granulometria adequada setapas seguintes. A concentrao em mesas estticas e vibratrias, jigues, concentradorestipo Knelson, dentre outros, utilizada para a remoo de gros de ouro livre. A etapa depr-oxidao inclui desde a agitao da polpa em pH alcalino (pr-aerao), visando apassivao de sulfetos solveis na cianetao, at a oxidao completa de sulfetos aurferos

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    contendo ouro finamente disseminado, atravs da bio-oxidao, ustulao ou oxidao sobpresso. Exemplos desses tipos de minrios, denominados refratrios cianetaoconvencional, so encontrados na mina de So Bento, em Santa Brbara, MG, que utilizaa bio-oxidao seguida da oxidao cida sob presso, e na mina de Cuiab, da MineraoMorro Velho (MG), que utiliza a ustulao para a oxidao dos sulfetos.

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    A lixiviao por cianeto em meio alcalino pode ser realizada em pilhas de estril ou derejeitos ("dump leaching"), em pilhas de minrio ("heap leaching"), em tanques estacionrios("vat leaching") ou em tanques com agitao.

    A lixiviao em pilhas, devido aos baixos investimento e custos operacionais, pode serutilizada para o aproveitamento de minrios marginais ou rejeitos (Cristovici, 1986). A

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    recuperao, nesses casos, relativamente baixa, os ciclos so longos e o consumo dereagentes elevado. A lixiviao em pilhas de minrio o principal mtodo de beneficiamentode minrios oxidados de ouro de baixo teor. Recuperaes da ordem de 50 a 85% podemser alcanadas (Menne, 1984, Potter, 1981; Shaw e Crowell, 1996). Para o tratamento deminrios argilosos, faz-se necessrio proceder aglomerao prvia do minrio, a fim dese obter uma percolao eficiente do agente lixiviante na pilha (Gorsky, 1992; Worstell,1987). Exemplos de utilizao da tcnica no Brasil incluem Fazenda Brasileiro (BA) eIgarap Bahia (PA), da Companhia Vale do Rio Doce, e um projeto mais recente, Amapari(AM) da AngloGold.

    A lixiviao em tanques estacionrios ("vat leaching") apresenta resultados intermediriosentre a lixiviao em pilhas e a lixiviao em tanques agitados em termos de recuperaometalrgica alcanada, investimentos e custos operacionais envolvidos, sendo preteridaem relao tcnica de lixiviao em pilhas.

    A lixiviao em tanques agitados muito utilizada para tratar minrios que requeremmoagem, com teores geralmente superiores a 2 gAu/t, que justifiquem o investimento e oscustos operacionais mais altos. Recuperaes superiores a 90% so, em geral, alcanadas(Ciminelli, 1995; Gomes, 1997; Gomes et alii, 1998; Granato, 1986; Dufresne et alii, 1994).

    O ouro, metal nobre, ocorre geralmente na natureza no estado elementar, como decorrnciado seu carter inerte em meio aquoso aerado. A dissoluo do metal requer a combinaode um agente oxidante, como o oxignio, com agentes complexantes especficos, como oon cloro, tiouria, cianeto, capazes de estabilizar os ons auroso ou urico em soluo(Tabela I). O processo de cianetao baseia-se exatamente na capacidade do cianeto emformar complexo com o ouro e ilustrado atravs da reao global:

    2Au(s) + 4CN- (aq) + 1/2 O2(g) + 2H+(aq) = 2 Au(CN)2 (aq) +H2O(l) (1)

    A Tabela 1 mostra a grande estabilidade do complexo dicianoaurato em relao a outrosagentes complexantes. Os valores elevados das constantes b indicam que, no equilbrio, aconcentrao dos complexos muito superior concentrao dos reagentes. O conceitoaplicado prtica da cianetao implica em ser possvel manter o complexo dicianoauratoestvel em soluo mesmo em concentraes mnimas de cianeto livre, o que relevantetanto do ponto de vista de consumo de reagentes como do ponto de vista do tratamento doefluente. A concentrao de cianeto livre nos tanques de cianetao, situa-se geralmentena faixa de 0,5 a 2 g/L.

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    Tabela 1

    Constantes de Estabilidade dos Complexos de Au(I) (Nicol et alii, 1987)

    1 representa a constante de equibrio para a seguinte reao decomplexao do metal: Au+ + nCm- = Au(C)

    n

    1-m;Tu representa tiouria, CS(NH2)2.

    O cianeto utilizado na cianetao na forma de sais, como o cianeto de sdio, NaCN, depotssio, KCN, e de clcio, Ca(CN)2. Dentre estes, os dois primeiros so mais prontamentesolveis em gua, atravs da reao:

    MCN(s) = M+(aq) + CN-(aq) (2)onde M Na ou K. A solubilidade do NaCN em gua, a 25oC, de 48 g/L, enquanto a doKCN de 50 g/L. O contedo correspondente de cianeto a partir da adio dos saisNaCN, KCN, e Ca(CN)2 de, respectivamente, 53,1%, 40% e 56,5% em peso (Weast eAstle, 1981).

    O on cianeto, liberado atravs da dissoluo do sal, hidrolisa e forma o cido ciandrico:

    CN-(aq) + H2O(l) = HCN(aq) + OH-(aq) (3)

    A posterior dissociao do cido em ons H+ e CN- tem implicaes importantes na prtica dacianetao. O cido ciandrico apresenta uma elevada presso de vapor, o que favorece aformao do gs HCN. Por razes econmicas (perdas de reagente) e ambientais (toxicidadedo gs ciandrico ), a cianetao dever ser conduzida em condies em que a formao dessegs seja minimizada. O diagrama de distribuio de espcies para o sistema HCN/CN-, mostradona Figura 2, ilustra que, em pH 9,2 (pH = -log Ka), as concentraes das espcies dissociadae no dissociada so iguais. Em pH inferior a 9,2 a espcie HCN predomina, enquanto em pHsuperior a 9,2, a forma dissociada, CN-, prevalece. Na prtica industrial, o pH mantido emtorno de 10,5, sendo que o valor final depende das caractersticas do minrio.

    Complexo log b1

    Au(CN)2- 38Au(Tu)2+ 23,3Au(S2O3)23- 28,7Au (SCN)2- 17,1AuBr2- 12Au Cl2- 9

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    O consumo total de cianeto depende, basicamente, da composio mineralgica do minrio,das condies de pH e do tempo de contato da polpa contendo o cianeto com a fraoslida. Pequena parte do cianeto efetivamente empregado na dissoluo do ouro. Amaior parte consumida (i) na complexao de ons metlicos como o ferro e cobre coma formao predominante de Fe(CN)6 e Cu(CN)3, respectivamente, (ii) na formao detiocianato e cianato ou (iii) na volatilizao (formao de HCN) (Leo et alii, 1998).

    (1) O cianeto uma substncia letal ao homem, devido competio entre o on cianeto e o on frricopresente na metahemoglobina, veculo que transporta o oxignio necessrio ao metabolismo das clulasdos seres vivos. O gs ciandrico rapidamente letal em concentraes acima de 300 mg/L; tolervel por1/2 a 1h sem efeito imediato ou retardado na faixa de concentrao de 45-54 mg/L; o odor limite situa-se nafaixa de 2-5 mg/L. Para o ser humano, a dose letal por ingesto de cianeto, expresso como HCN, est nafaixa de 50 a 200 mg (1 a 4 mg/kg) (van Zyl, 1985).

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    pKa = 9,21, a 25oC ( Smith e Martell, 1976).

    4- 2-

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    A busca de lixiviantes alternativos ao on cianeto tem sido bastante estudada, em vistadas restries ambientais e tambm, para atender a algumas situaes especiais. ANewmont Corp. avaliou a utilizao de tiossulfato de amnio (on cprico comocatalisador) para lixiviar minrios refratrios de ouro da mina de Carlin-USA. Arefratariedade causada pela combinao de ouro encapsulado em sulfetos e presenade matria carbonosa. O grande ganho da utilizao do tiossulfato reside na poucaafinidade do complexo ouro-tiossulfato pelo carvo ativado. Este fato permite a extraodo ouro de minrios contendo matria carbonosa ativa (Wan e Brierley, 1997). O processoproposto envolve a bio-oxidao dos sulfetos em pilhas, a neutralizao dos slidos,lixiviao com tiossulfato de amnio e cementao com cobre. Extraes da ordem de60% foram relatadas (pH aproximadamente 9).

    Dificuldades na utilizao de reagentes alternativos ao cianeto incluem a menor estabilidadedo complexo formado (Tabela 1) e, principalmente, do prprio reagente, o que resulta emmaiores consumos e inviabiliza a utilizao em grande escala. A tiouria, por exemplo, mostra-se atraente no sentido da cintica mais rpida de lixiviao e no fato da reao ocorrer emmeio cido, portanto, particularmente atrativa para a lixiviao de minrios refratrios querequerem uma etapa cida de pr-oxidao. Entretanto, a tiouria decompe-se de umaforma relativamente rpida e irreversvel. Para estabilizar o complexo e favorecer o aumentoda taxa de reao torna-se necessria a utilizao de concentraes mais elevadas dereagentes e, como conseqncia, o reciclo dos mesmos (Caldeira e Ciminelli, 1993). Poroutro lado, o oxignio torna-se, nesses casos, pouco eficiente, devido a fatores cinticosrelacionados com a sua baixa solubilidade em meio aquoso (5-10 mg/L). Oxidantes maiscaros tornam-se necessrios (Fleming, 1992). Todos esses fatores explicam a manutenodo cianeto, nos ltimos 100 anos, como o reagente universal para a extrao do ouro.

    A termodinmica dos sistemas metal-cianeto-gua ser discutida atravs de diagramasEh-pH. Estes ilustram a predominncia relativa dos diversos constituintes de um dadosistema, em meio aquoso, em funo das variveis Eh (V) e pH, controladas a partir daadio de oxidantes/redutores e cidos/bases, respectivamente. A discusso datermodinmica de diversos sistemas minerais utilizando diagramas Eh-pH apresentadapor Garrels e Christ (1961).

    A Figura 3 apresenta o diagrama Eh-pH para o sistema CN-H2O. Neste, como nosdemais diagramas mostrados neste captulo, sobrepe-se o campo de estabilidade da gua,delimitado pelo equilbrio O2/ H2O (limite superior) e H2O /H2 (limite inferior):O2(g) + 4H+(aq) + 4e- = 2H2O(l) (4)

    2H2O(l) + 2e- = H2(g) + 2OH-(aq) (5)

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    Reescrevendo a reao (5) para explicitar o H+:2H+(aq) + 2e- = H2(g) (6)As reaes (4) e (6) acima so representadas no diagrama atravs de linhas tracejadasobtidas a partir das equaes:

    Eh(V) = 1,23 - 0,059pH, a 25oC e pO2 = 1 atm (7)

    Eh(V) = - 0,059pH, a 25oC e pH2 = 1 atm (8)Acima da reta superior a gua decompor-se- em oxignio (oxidao) e abaixo da retainferior, em hidrognio (reduo).De uma forma mais genrica, as retas indicadas em um diagrama Eh-pH, representamsemi-reaes de reduo(2):a A+ b B + m H+ + n e- d D + c C (9)calculadas a partir da equao de Nernst:

    Eh = Eh - (0,059/n). log ({D}d{C}c)/({A}a{B}b) - 0,059 ( m/n ) pH (10)A atividade do on H+ separada das atividades dos outros reagentes e produtos visandoa obteno de uma equao onde o pH explicitado:

    Eh = (Eh - c') -x pH = y- x pH (11)A eq.(11) define uma reta em um grfico Eh-pH. Observa-se que "y" o intercepto empH = 0 e "x" a inclinao da reta. Dois casos limites merecem destaque. O primeiro,quando a reao no envolve H+ (m= 0), a reta resultante ser uma horizontal:Eh = Eh - c' = y (12)O segundo ocorre quando a reao no envolve eletrons, por exemplo, a reao de dissociao:

    HCN(aq) = H+(aq) + CN-(aq) (13)Neste caso n=0 e a equao de Nernst no pode ser utilizada. O equilbrio HCN/CN- ,independe do Eh e, portanto, aparecer no diagrama Eh-pH como uma reta vertical,determinada a partir das equaes:

    K = {H+}-m ({D}d{C}c)/({A}a{B}b )= {H+}-m K' = e-DG/RT (14)

    -DG /RT = 2,3 ( -m log {H+} + log K') (15)

    pH = (1/m) [-DG /(2,3. RT) - log K'] (16)A aplicao da equao (16) prev o H+ como reagente. Todas as retas que aparecem emum diagrama Eh-pH enquadram-se nos tipos descritos pelas eqs. (11), (12) ou (16),indicando reaes que dependem do Eh e pH, apenas do Eh, ou do pH, respectivamente.

    (2) importante salientar que "m" pode assumir valores positivos ou negativos, indicando que ohidrognio aparecer como reagente ou produto da reao. J os eletrons devero estar sempre do ladoesquerdo, ou seja, a reao ser escrita na forma de reduo.

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    A construo de diagramas Eh-pH hoje auxiliada por softwares disponveis no mercado.O processo envolve a identificao das espcies envolvidas com os correspondentes valoresde energia livre de formao, sendo que vrios pacotes j disponibilizam um grande bancode dados. De qualquer forma, muito importante a anlise crtica dos dados disponveis,buscando a confiabilidade e a consistncia dos mesmos. Ainda, o domnio da construo tambm fundamental para a verificao dos resultados obtidos, especialmente nos casosde diagramas mais complexos.

    O diagrama Eh-pH do sistema CN-H2O apresentado na Figura 3 mostra que as regiesde predominncia do HCN e CN- situam-se fora do campo de estabilidade da gua ou bemprximas do limite inferior, indicando que essas espcies no so estveis em meio aquosoaerado, sendo espontaneamente (3) oxidadas a cianato pelo oxignio: 2CN-(aq) + 2H2O(l) = 2CNO-(aq) + 4e- + 4H+(aq) 17)

    O2(g) + 4H+(aq) + 4e- = 2H2O(l) (4)

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    (3) Reaes espontneas apresentam DE>O (ou DG

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    A Figura 4 ilustra a grande rea de estabilidade do cianocomplexo de ouro, em toda afaixa de pH. Observa-se que a reao espontnea ocorre no sentido de formao dosprodutos compreendidos entre a retas O2/H2O e Au(CN)2-/Au: gua e Au(CN)2-. Amudana de inclinao na reta Au(CN)2-/Au decorre da dissociao do cido ciandrico.Em pH 9,1, o metal reage como on CN- para formar o complexo dicianoaurato, atravs de uma reao que independe do pH:

    2Au + 4CN- = 2 Au(CN)2 + 2 e (19)A reao (19), no sentido da reduo, representada no diagrama Eh-pH atravs de umareta horizontal, determinada pela eq. (12).

    A Figura 5 apresenta o diagrama Ag-CN-H2O. A semelhana entre os sistemas Au-CN-H2Oe Ag-CN-H2O fica demonstrada pela comparao das figuras 4 e 5. A prata difere do ouro, pelaformao do slido AgCN. De acordo com a Figura 5, esta fase slida no dever interferir coma extrao dos metais preciosos, uma vez que formada apenas em condies cidas. Oscomplexos Ag(CN)3 e Ag(CN)4 so formados em elevadas concentraes de cianeto e, portanto,fora das condies adotadas na construo do diagrama (Xue at alii, 1984).

    Tratando-se da extrao de ouro, importante destacar que o metal um componentemenor diante dos demais constituintes do minrios: extrai-se alguns poucos gramas de Aupor cada tonelada de minrio tratado. E apesar das condies termodinmicas, altamentefavorveis cianetao do ouro, alguns minerais associados so tambm lixiviados.

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    A Tabela 2 mostra as constantes de estabilidade de cianocomplexos metlicos. Complexosque apresentam constantes de equilbrio superiores quela do cianocomplexo de ouro soformados preferencialmente durante a cianetao. Dentre os complexos mostrados na tabela(II), apenas o Fe (III) e o Co(II) so mais estveis que o cianocomplexo de ouro. Metaisfreqentemente encontrados nos minrios de ouro, como Ag, Zn, Cu, Ni e Fe(II) tambmformam complexos bastante estveis. Entretanto, o consumo de cianeto causado pela formaodos cianocomplexos metlicos ser determinado pela solubilidade do mineral portador.

    Os sulfetos so constituintes freqentes de minrios de ouro. A decomposio dos sulfetosdurante a cianetao cria duas fontes de contaminantes: os ctions metlicos e os compostoscontendo enxofre. O metal ir consumir cianeto em uma extenso determinada pela suaconcentrao em soluo e pela estabilidade do complexo (Yannopoulos, 1991). A dissoluodo enxofre gera uma srie de espcies, nas quais o elemento aparece com um nmero deoxidao variado: ons sulfeto, sulfito, tiossulfato, que finalmente sero oxidados a sulfato.Alguns desses compostos podem interferir diretamente com a reao de lixiviao do ouro(ons sulfetos podem ser adsorvidos no ouro ou mais provavelmente nos gros Au-Ag,causando passivao ou, ainda, reagir com o cianeto e o oxignio, tornando desfavorveisas condies para a dissoluo dos metais preciosos (Xue et alii, 1984, Ciminelli, 1987). ATabela 3 indica a solubilidade de alguns sulfetos freqentemente encontrados nos minriosde ouro. Alguns exemplos que merecem destaque so a pirrotita (Fe1-xS), a calcosita

    Tabela 2Constantes de estabilidade de cianocomplexos metlicos (Marsden e House, 1992)

    on Metlico Complexo log 1Zn2+ Zn(CN)4 19,6Ag+ Ag(CN)2 20,5Cu+ Cu(CN)3 21,6Ni2+ Ni(CN)4 30,2Fe2+ Fe(CN)6 35,4Au+ Au(CN)2 39,3Fe3+ Fe(CN)6 43,6Co3+ Co(CN)6 64,01 representa a constante de equilbrio para a seguinte reao

    de complexao do metal: Mn+ + mCN- = M(CN)m.

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    (Cu2S) e o cobre nativo. Esses minerais, que podem ocorrer no minrio em teores muitosuperiores ao teor de ouro (% vs. g/t), reagem com o cianeto, provocando um grande eindesejvel consumo do lixiviante.

    Sulfetos e xidos de ferro esto presentes em praticamente todos os minrios aurferos. Apirita (FeS2) aparece como o mais comum dentre os sulfetos, seguida da arsenopirita(FeAsS) e da pirrotita (Fe1-xS). A marcassita (FeS2) e a pirrotita (Fe1-xS ) so os sulfetosde ferro mais reativos, enquanto a pirita e a arsenopirita so praticamente insolveis nacianetao. As regies de estabilidade dos cianocomplexos de ferro, Fe(CN)6, e Fe(CN)6,esto mostradas nas Figuras 6 e 7. Observa-se que o complexo de Fe(II) predomina nascondies usualmente utilizadas na cianetao: pH~10,5 e Eh~0V, enquanto o complexode Fe(III) est confinado a um estreito intervalo de pH e potenciais relativamente elevados.A formao dos cianocomplexos de ferro causa um considervel aumento do consumo decianeto, em decorrncia da elevada razo 6CN:1Fe dos complexos.

    A dissoluo dos sulfetos gera tambm ons solveis (S2-), que iro consumir oxignio naoxidao at o estado estvel hexavalente na espcie sulfato. Alm disso, o on sulfeto

    Tabela 3Solubilidade relativa de minerais sulfetados em soluo contendo cianeto

    Mineral % dissolvida

    calcocita (Cu2S)1 90,2bornita( FeS.2Cu2S.CuS)1 70,0cobre nativo1 90,0

    calcopirita (CuFeS2)1 5,6pirrotita ( Fe1-xS)1 totalmente solvelarsenopirita (FeAsS)2 0,9pirita (FeS2)2 0,5ouro-pigmento(As2S3)3 73,0realgar (AsS)3 9,4estibinita(Sb2S3)3 21,0

    1 0,1% NaCN, 24h a 23OC (Hedley e Tabachnick, 1958)

    2 slidos 200+270 mesh Tyler, 0,05% NaCN, 10h, pH10,5 (Ciminelli, 1987)

    3 slidos 200+325 mesh Tyler 0,05% NaCN, 6h, pH12,2 (Hedley e Tabachnick, 1958)

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    reage com cianeto na presena de oxignio e forma tiocianato (Xue et alii, 1984). Asreaes de formao dos cianocomplexos de ferro e enxofre so indicadas abaixo:

    FeS + 6CN- = Fe(CN)6 + S2- (20)

    S2-+ CN- + 1/2O2 + H2O = SCN- + 2OH- (21)De forma a reduzir a dissoluo dos sulfetos solveis na etapa de cianetao prticausual a utilizao da aerao prvia e intensiva da polpa, seguida da cianetao em condiesde baixa alcalinidade. O objetivo, no caso, trabalhar em condies que favoream nosomente a formao de uma camada passivadora de xido de ferro nos sulfetos solveis(Figuras 6 e 7) mas, tambm, a oxidao do sulfeto a tiossulfato e, finalmente, a sulfato(equaes (22) e (23)).

    As equaes de oxidao do on sulfeto a sulfato so indicadas abaixo:

    2 S2- + 2O2 + H2O = S2O3 + 2OH- (22)

    S2O3 + 2OH- + 2O2 = 2SO4 + H2O (23)

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    A elevada solubilidade da pirita, prevista pela termodinmica (Figura 7), no confirmadapela prtica industrial. Considerando-se a freqente associao do ouro com este sulfeto,esta baixa solubilidade torna-se um dos fatores determinantes da seletividade da cianetao.A pirita caracteriza-se pelo maior potencial de repouso entre os sulfetos, uma propriedadeque geralmente atribuda formao de uma camada superficial passivadora, rica emoxignio. possvel que essa camada oxidada aja como um barreira natural oxidao dosulfeto. importante destacar que os xidos de Fe(III), como a hematita e a goethita, sotambm praticamente insolveis na cianetao, a despeito da extensa rea de estabilidadedos cianocomplexos de ferro prevista pelos diagramas Eh-pH (Figura 6). Fatores cinticos,associados reduo do Fe(III) a Fe(II) podem ser a razo deste comportamento.

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    Arsenopirita (FeAsS), realgar (AsS) e ouro-pigmento (As2S3) so sulfetos de arsnio de

    ocorrncia freqente nos minrios de ouro. O diagrama Eh-pH para o sistema Fe-S-As-CN-H2O indicado na Figura 8. O arseneto ferroso, FeAs2, muito estvel com relao ao Fe eAs, foi eliminado do sistema, de forma a evidenciar a presena da arsenopirita. Observa-seque, com a introduo do elemento As, a arsenopirita passa a ocupar a regio previamenteocupada pela pirrotita na Figura 7. A solubilidade de todos os minerais contendo ferroparece caracterizar-se pela forte afinidade entre os ons ferroso e cianeto. Portanto, a baixasolubilidade dos xidos de ferro, da pirita e da arsenopirita atribuda a fatores cinticos.

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    As dificuldades geralmente encontradas na lixiviao de ouro associado pirita e arsenopirita so determinadas, principalmente, pela granulometria fina do ouro no mineralhospedeiro e no pela interferncia de compostos de arsnio e de enxofre solubilizados(Ciminelli, 1987). A presena de ouro encapsulado e na forma de gros muito finos exigiruma moagem fina ou mesmo uma etapa de oxidao sob presso, bio-oxidao ou ustulao,conforme indicado na Figura 1.

    Na oxidao sob presso e na bio-oxidao, o arsnio descartado na forma de arsenatofrrico. A ustulao de minrios contendo arsenopirita conduzida em dois estgios: primeiro,

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    a 450-650oC, para a remoo do arsnio na forma de trixido de arsnio gasoso e osegundo, a 650-750 oC, no qual a hematita e o dixido de enxofre so formados. O trixidode arsnio, resfriado e coletado na forma slida, dever ser disposto em valas preparadase monitoradas, devido s caractersticas de material altamente txico.

    Realgar e ouro-pigmento so mais reativos que a arsenopirita (Tabela 3) e podem afetara extrao do ouro. Acredita-se que este efeito seja causado pelo consumo de reagentese, principalmente, pela adsoro dos produtos da dissoluo dos sulfetos, tais como os onssulfito (S2-) e tioarsenito (AsS3-) nos gros do metal (Hedley e Tabachnick, 1958). Asolubilidade, em meio aquoso aerado, de sulfetos de arsnio, como realgar e ouro-pigmento, indicada no diagrama Eh-pH mostrado na Figura 9.

    Minrios de ouro contendo minerais de antimnio como a estibinita (Sb2S3) apresentamcomportamento muito semelhante queles contendo arsnio. Alguns produtos de oxidao,tais como tioantimonitos (SbS3 ) e tioantimoniatos (SbS4 ) podem formar pelculaspassivadoras sobre o ouro, causando uma reduo significativa da taxa de cianetao(Hedley e Tabachnick, 1958).

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    Minerais de cobre so constituintes relativamente freqentes dos minrios de ouro. Vriosdesses minerais, dentre os quais a malaquita (CuCO3), a cuprita (Cu2O), a calcocita (Cu2S),a bornita (Cu5FeS4) e o cobre metlico so prontamente solveis em solues contendocianeto. Algumas excees so a crisocola (CuSiO3) e a calcopirita (CuFeS2), o menossolvel dentre todos (Hedley e Tabachnick, 1958). Nas condies tpicas da cianetao, oprincipal complexo formado Cu(CN)3 (Figura 10). A relao 3CN/1Cu indica a extensodo consumo de cianeto causado por pequenos teores de cobre solvel no minrio. Asespcies Cu(CN)2 e Cu(CN)4 tambm so formadas em uma faixa mais cida e maioresconcentraes de cianeto, respectivamente. O cobre passa por todos os estgios dotratamento do ouro, estando presente, at mesmo no "bullion". O limite entre as reasocupadas pela calcocita e o cianocomplexo (Figura 10) sugere a possibilidade de se lixiviaro sulfeto com cianeto (Ciminelli, 1987).

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    De acordo com a literatura, o principal efeito do cobre na cianetao elevar o consumode cianeto. Nesses casos, uma razo mnima de CN/Cu igual a 4 recomendada. Quandoa concentrao de cobre solvel no minrio muito elevada, a viabilidade do projeto podeficar comprometida. Apesar do grande interesse despertado, principalmente, na ltimadcada, ainda no existe uma soluo universal para o tratamento de minrios de ouro-cobre. As abordagens propostas podem ser classificadas entre (i) aquelas que procuramminimizar o consumo de cianeto, por exemplo, atravs da remoo prvia do cobre viadissoluo seletiva (pr-lixiviao) ou da complexao/precipitao do metal (cianetaoamoniacal) e (ii) aquelas que envolvem a recuperao do cianeto consumido, como noprocesso AVR e suas variaes (Fleming, 1998, Leo et alli, 1998, Leo et alii, 2000).

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    O mecanismo da reao de dissoluo do ouro por cianeto foi estudado por Elsner, em1846. Elsner verificou que o oxignio atmosfrico essencial para a dissoluo do ouro eprops a seguinte reao qumica (Fleming, 1992):4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O = 4NaAu(CN)2 + 4NaOH (24)

    Alguns anos depois, Bodlander sugeriu que a dissoluo do ouro ocorreria em duas etapas,com a formao de perxido de hidrognio como produto intermedirio:

    2Au + 4NaCN + O2 + 2H2O = 2NaAu(CN)2 + 2NaOH + H2O2 (25)

    2Au + 4NaCN + H2O2 = 2NaAu(CN)2 + 2NaOH (26)Observa-se que a equao (24) a soma das equaes (25) e (26).

    A natureza eletroqumica da reao foi inicialmente sugerida por Kudryk e Kellog (1954),que tambm propuseram que a velocidade da reao controlada pela difuso do oxigniodissolvido ou do cianeto, dependendo das concentraes relativas destes (os autorespropuseram a razo limite [CN-]/[O2] = 8), at a superfcie do ouro. Habashi (1967) propeas seguintes reaes andica e catdica:

    2Au + 4CN- = 2 Au(CN)2 + 2 e- (27)

    O2 + 2H2O + 2e- = H2O2 + 2 OH- (28)

    A Figura 11 ilustra o conceito do mecanismo de transferncia de eltrons atravs domecanismo eletroqumico. O on cianeto (CN-) e o oxignio (O2) difundem-se at a superfciedo ouro no interior da camada limite de Nernst, onde so adsorvidos, reagem com o metalformando o on perxido e o cianocomplexo auroso, que deixam a interface da reao,difundindo-se at a soluo.

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    A superposio das curvas catdicas e andicas permite a previso da velocidade dareao global a partir da determinao da corrente da reao i : o intercepto das curvascatdicas e andicas obedece ao princpio de que os eletrons liberados pela reao andicadevero ser consumidos pela reao catdica. A velocidade da reao global (i nointercepto) cresce com o aumento da concentrao do cianeto at um ponto em que passaa ser controlada pela velocidade de difuso do oxignio (i4). Fleming (1992) sugere queessa concentrao limite de 2,5x 10-3 mol/L (ou cerca de 60 mg/L) de CN-, na ausnciade cianicidas, dentre os quais o ferro(II) e o cobre so os mais freqentes. Sendo umareao controlada por difuso, a agitao constitui-se em uma importante varivel.

    Em condies de agitao vigorosa e de elevadas taxas de suprimento de oxignio, areao pode ser controlada pela reao qumica. Nesse caso, o processo torna-se maissensvel temperatura e presena de impurezas. Porm, as condies experimentaismantidas na prtica usual levam ao controle por difuso (Habashi, 1967).

    A maior parte das pesquisas envolvendo a reao eletroqumica da dissoluo de ouro temsido desenvolvida em sistemas puros, utilizando-se disco de ouro ou eletrodo simples dometal (Cathro e Koch, 1963; Kirk et alii, 1978; Schaffer, 1994). Nestes sistemas, soidentificadas trs correntes andicas mximas na faixa de -0,4V e + 0,6V, indicando trszonas de passivao.

    Nicol et alii (1987) discute a polarizao andica de eletrodos de ouro e seleciona, combase nos resultados dos diferentes trabalhos as regies em -0,4V, em 0,3 e em 0,6V. Oprimeiro pico, em -0,4V, estaria relacionado com a formao da espcie adsorvida AuCN,indicada pela etapa (a), abaixo, do mecanismo proposto por McArthur (1972): O segundopico, em 0,3V, estaria associado etapa (b), que envolve a oxidao do ouro com atransferncia de um eletron.

    (a) Adsoro de cianeto na superfcie do ouro:Au + CN- (aq) =AuCN

    ads (29) (b) Extrao eletroqumica de um eltron:AuCN

    ads = Au(CN) ads + e (30) (c) Combinao do produto intermedirio adsorvido com outro on cianeto: Au(CN)

    ads + CN- (aq) = Au(CN)2 (aq) (31)

    Com relao ao pico em 0,6V existe uma concordncia geral de que este causado pelaformao de uma camada de xido na superfcie do ouro.

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    O estudo da cintica de uma reao heterognea visa (i) a identificao das variveis queafetam a velocidade da reao, quantificando os efeitos dessas variveis atravs de umaexpresso da equao de velocidade e (ii) a identificao da(s) etapa(s) controladora(s)da reao, dessa forma contribuindo para a determinao do mecanismo da reao.Termodinamicamente muito favorecida, a dissoluo do ouro em solues cianetadas ficalimitada pela baixa velocidade da reao.

    Alguns estudos da cintica de dissoluo de ouro puro em sistemas contendo cianeto soapresentados a seguir. Habashi (1967) prope uma equao de velocidade coerente como mecanismo de difuso do cianeto e do oxignio at a interface da reao. Seguindo omodelo clssico de difuso na fase fluida, a resistncia est confinada em uma camadaestagnada (camada limite de Nernst), adjacente ao slido, atravs da qual a transfernciade massa ocorre apenas por difuso molecular (o transporte ocorre atravs de um fluidoestacionrio ou em escoamento laminar). Considera-se tambm que a funo da variaoda concentrao ao longo da camada limite aproximadamente linear e a camada fluidaapresenta composio uniforme. Segundo Habashi, a velocidade da reao de dissoluodo ouro puro pode ser expressa pela equao:

    v ( eq.g/s-1) = (2 A DCN- DO2 [CN-] [O2] ) / {d (DCN- [CN-] + 4DO2 [O2])} ( 36)onde: "A" a rea superficial do disco de ouro em contato com a fase aquosa (cm2), DCN- eDO2 so os coeficientes de difuso (cm2/s), [CN-] e [O2] so concentraes mdias (mol/cm3)e "d" a espessura da camada limite de Nernst (cm). Analisando-se a equao acimaob