05 – TEXTURAS DOS MINERAIS DE MINÉRIO DA REGIÃO AMAZÔNICA. PARTE 1.

Ano 09 (2022) – Número 01 Artigos

 10.31419/ISSN.2594-942X.v92022i1a5OCF

 

 

Oscar Jesus CHOQUE FERNANDEZ¹; Pablo Ariel da Costa FERNANDEZ²

 

¹Instituto Federal do Pará, IFPA-Campus Belém, Prof. Dr. Curso Técnico em Metalurgia/Engenharia de Materiais, ochoque.fernandez@gmail.com

² Universidade Federal do Pará- UFPA – Discente Faculdade de Arquitetura e Urbanismo

 

ABSTRACT

Ore minerals are usually characterized to the formation of mineral deposits. Textures can provide evidence of the nature of processes such as initial ore deposition, post-deposition rebalancing or metamorphism, deformation, annealing and weathering. The recognition and interpretation of textures is usually the most important step in understanding the origin and evolution of an ore. As they are ores that contain high economic value, and their study is necessary to correctly define the metallurgical alternatives for an adequate process of obtaining metallic products. Among the most important mines that are operating in Carajás are N4 (iron), Azul (manganese), Sossego and Salobo (copper) and Onca Puma (nickel). Most ores, show opaque characteristics that can be well studied by microscopy of opaque minerals, but others with SEM/EDS. The textures of these ore minerals are distinctive among them, highlighting the disseminated copper minerals subject to mineral liberation and micritic manganese minerals and fines granulates nickel-bearing minerals, ready for metallurgical extraction.

 

Keywords: bornite; chalcopyrite; cryptomelane; chysotile; lizardite.

 

INTRODUÇÃO

Localizado na Região Amazônica Brasileira, o Estado do Pará representa uma das regiões mais importantes no cenário nacional da mineração. A Província Mineral de Carajás, localizada na porção oriental do Estado do Pará, é uma das maiores concentrações de minérios do planeta. Da indústria paraense, o setor mineral é o que apresenta melhor desenvolvimento e representa um importante incremento à economia, sendo que foram realizados grandes investimentos da VALE, Mineração Rio do Norte, Albras, Hydro Alunorte e PPSA. Esse setor desponta como um dos mais promissórios, decorrente da expansão de novos projetos envolvendo ferro, cobre, níquel, manganês, alumínio, bauxita, alumina e outras matérias primas minerais. Isto permite uma demanda de mão de obra em múltiplas atividades metalúrgicas seja no setor de beneficiamento de minérios como no de metalurgia extrativa, como também permite abrir um direcionamento para a implantação de novas indústrias de transformação primária e secundária, o que possibilita um crescimento futuro e a antecipação estratégica de formação de mão de obra qualificada voltada para o setor industrial. É promissório o rumo do crescimento desse setor no Pará. Com o aumento da demanda de ferro no mercado internacional, no Estado do Amapá, está previsto produzir concentrados de ferro da mina de Pedra Branca do Amapari.

A identificação de fases, compreensão sobre a formação genética e subsídios para a o beneficiamento mineral dos minerais de minérios perpassa pelo estudo das texturas de minério (RAMDOHR, 1980; BARTON, 1991; CRAIG & VAUGHAN, 1994).  Os critérios para o estabelecimento das texturas dos minérios são:

 

• classificação puramente geométrica;
• classificação genética considerando as relações espaciais entre os grãos e compreensão sobre a origem na formação das jazidas minerais;
• classificação tecnológica/industrial com aspectos econômicos da separação e da recuperação, do ponto de vista da caracterização tecnológica.

 

As propriedades físicas de minerais de minério observadas em seções polidas são de grande ajuda na identificação de minerais e, portanto, seu estudo é rotineiro em microscopia de minérios. A microscopia de minérios envolve não apenas a identificação de grãos minerais individuais, mas também a interpretação das texturas minerais do minério, ou seja, as relações espaciais entre os grãos. A interpretação das texturas é simultaneamente um dos aspectos mais difíceis e importantes do estudo de rochas e minérios. As texturas podem fornecer evidências da natureza de processos como deposição inicial de minério, reequilíbrio pós-deposição ou metamorfismo, deformação, recozimento e intemperismo meteórico. O reconhecimento e a interpretação de texturas costuma ser o passo mais importante na compreensão da origem e da história pós-deposicional de um minério. No entanto, a extensão em que os minerais do minério retêm as composições e texturas formadas durante a cristalização inicial varia amplamente de um deposito para outro (RAMDOHR, 1980; BARTON, 1991; CRAIG & VAUGHAN, 1994).

 

Minerais e minerais de ganga reagem internamente, ou com o meio ambiente, a taxas muito variadas por exemplo nos minerais sulfetados com texturas variadas de calcopirita bem cristalizada, com bornita e calcocita intercrescidas e formando texturas de substituição, associadas com quartzo inerte; bem como diferentes eventos de formação de criptomelanas micríticas acamadadas e venulares intercrescidas com silicatos. As reações detidas ou incompletas podem ser identificadas por critérios de textura e, quando quantificadas adequadamente, podem fornecer guias para a duração dos processos geológicos ou bem para caracterização tecnológica.

 

O reconhecimento e a interpretação da textura, além de fornecer informações sobre a história de um depósito, também pode ajudar na identificação de minerais e podem fornecer informações valiosas na caracterização tecnológica.  Em tratamento de minérios a investigação textural de um minério pode ser importante em determinadas operações unitárias do beneficiamento de minérios, como por exemplo na cominuição (britagem e moagem) notadamente na liberação mineral. As mesmas texturas observadas em assembleias minerais de minério são encontradas em uma grande variedade de produtos industriais, sejam químicos, metalúrgicos, mecânicos, entre outros, por exemplo: produtos metalúrgicos como metais, escórias e sínters, amálgamas dentárias, produtos de corrosão, entre outros. Uma interpretação adequada pode ajudar na solução de muitos problemas práticos.

 

Entretanto a interpretação das texturas é um dos aspectos mais difíceis e importantes no estudo de minérios, e há poucas áreas de atuação científica que estão mais sujeitas a erros de interpretação. Embora as dificuldades sejam muitas, as oportunidades para um novo entendimento também são abundantes. As interpretações texturais têm muitas facetas: algumas são bem estabelecidas e aceitas; alguns que são aceitos podem estar errados; outros são reconhecidos como especulativos e controversos; e acreditamos que ainda outras características texturais ainda precisam ser descritas e interpretadas (RAMDOHR, 1980; BARTON, 1991; CRAIG & VAUGHAN, 1994, PRACEJUS, 2015).

 

As texturas dos minerais de minério não somente são estudadas com o clássico microscópio ótico, outras técnicas como a Microscopia Eletrônica de Varredura com Sistema de Energia Dispersiva (MEV/SED) e a Difração de Raios-X (DRX) também auxiliam na interpretação textural e mineralógica. De fato, é o padrão que essas técnicas analíticas subsidiam os resultados mineralógicos (KUMAR 2017). Em associação com essas técnicas (nesta parte 1 do trabalho), pretende-se interpretar as texturas dos principais minerais de minério de minas que produzem concentrados de cobre: calcopirita, bornita e calcocita das minas de Sossego e Salobo; minerais de manganês, criptomelana da mina do Azul e minérios lateríticos de níquel de Onça-Puma.

 

MATERIAIS E MÉTODOS

As amostras coletadas em diversos trabalhos de campo realizados ao longo dos últimos 22 anos, nos depósitos da Província Mineral de Carajás (nesta primeira parte), serviram para confeccionar inúmeras seções polidas e por vezes lâminas delgadas. Esses corpos de prova encontram-se devidamente armazenados no Laboratório de Caracterização de Materiais do Instituto Federal do Pará.

As análises texturais foram realizadas usando a microscopia ótica com luz refletida para minerais opacos e por vezes luz transmitida para minerais não opacos. Usualmente os minerais de minério tem comportamento de opacos. A análise microestrutural é muito importante, pois permite entender as correlações microestrutura – defeitos – propriedades e; predizer as propriedades do material quando estas correlações são estabelecidas.

Como apoio analítico, foi usado a Difração de raios-X (DRX) e o Microscópio Eletrônico de Varredura com Sistema de Energia Dispersiva (MEV/SED), isto para interpretar amostras com mineralogia mais complexa que por vezes torna-se complicado quando se usa simplesmente a microscopia ótica.

 

 

RESULTADOS E DISCUSSÕES

 

OS MINERAIS DE COBRE

Minério de cobre da Mina de Salobo

BORNITA:

O mineral de minério que predomina na mina de Salobo é a bornita (Cu₅FeS₄) (Figuras 1 e 2), entretanto calcocita (Cu₂S) e calcopirita (CuFeS₂) ocorrem associadas a esse mineral.

 

A bornita ocorre como: a) cristais e grãos finos disseminados nos interstícios da magnetita maciça e, às vezes, próximo da biotita, grunerita, almandina, fayalita e greenalita. Em alguns casos, agregados de cristais de bornita, calcocita e calcopirita assumem contatos lineares com os agregados euédricos ou / e subédricos de magnetita (Figura 2a); b) como placas finas micrométricas de sulfetos de cobre ocorrem em grupos alternados e paralelos orientados ao longo da clivagem de biotita e grunerita ou em bandas compactas de fayalita. Essas placas não apresentam contatos de reação e não substituem os silicatos; c) são típicas as substituições de bornita-calcocita (br-cc) e de bornita-calcopirita (br-cpy) (Figura 2b). Filmes finos de calcocita são observados nos contornos da bornita e principalmente nas fraturas; d) como veios e stringers, sendo que numerosos veios de sulfetos de cobre associados à magnetita formam uma rede irregular sem fraturas de granada, anfibólio e olivina. Às vezes, a bornita forma texturas de substituição pela calcopirita; e) como inclusões, na forma de lentes ou gotículas em calcocita e calcopirita. Eles estão distribuídos irregularmente (Figura 2c), o que indica que não foram controlados pelas direções cristalográficas da calcopirita ou calcocita. As gotículas foram formadas a elevadas temperaturas como produtos de exsolução; f) formando substituições mirmequíticas, sendo comum os crescimentos mirmequíticos de bornita e calcocita (br / cc) e bornita e calcopirita (br / cpy), assumindo formas variadas com crescimento de grãos grossos com texturas irregulares, isto sugere sejam um produto de exsolução ou de cristalização simultânea (Figura 2d).

 

Minério de cobre da Mina de Sossego

CALCOPIRITA:

A diferença da mina de Salobo, a de Sossego mostra como principal mineral de minério a calcopirita (CuFeS₂) (Figuras 3 e 4). Através de microscopia ótica, difração de raios-X e MEV/SED foram identificadas também magnetita, albita, quartzo, pirita, Mg-hornblenda, microclínio, como os principais minerais de ganga.

 

A calcopirita ocorre em brechas e de aspecto maciço (Figura 4a), isto é, forma clastos e associados intimamente com Mg-hornblenda e magnetita (ganga). Os clastos são irregulares e angulosos, contem tamanhos variados. Por vezes a calcopirita predomina sobre a ganga. Quando associado com magnetita forma contornos definidos; também ocorrem como grãos finos irregulares disseminados nos interstícios da magnetita e Mg-hornblenda e magnetita. São irregulares e possuem tamanhos de até 30 mm; ocorre também em vênulas e/ou stringers (stockwork) (Figura 3b) sendo por observado vênulas intimamente associadas a magnetita; ainda formam intercrescimentos calcopirita-pirita-magnetita-silicatos e inclusões (Figura 3c) e texturas de substituição (Figura 3d).

 

OS MINERAIS DE MANGANÊS:

Minério de manganês da Mina do Azul

CRITPOMELANA

O principal mineral de minério na mina do Azul corresponde à criptomelana (Figuras 5 e 6) e com baixa cristalinidade. As relações texturais da critpomelana, indicam que há diversas gerações de sucessão da mesma espécie mineral, comumente crescidas a expensas das gerações antigas, bem como deposição e crescimento de fases em matriz micrítica, sejam concordantes e/ou discordantes a orientação das camadas. É distintivo a preservação das camadas micríticas e a ocorrência de fissuras e cavidades.

 

A criptomelana, nos pelitos e material detrítico, é tipicamente bandada com clara preservação das suas bandas, é micritico (Figura 6a) com fissuras e cavidades preenchidas com criptomelana, nsutita, pirolusita, hollandita e litioforita e, da ganga. Vênulas concordantes ou discordantes cortam essas bandas (Figura 6b). As bandas do pelito estão constituídas de criptomelana, chamando o mesmo de matriz de primeira geração, nesta fase ocorrem nódulos de nsutita e/ou pirolusita, hollandita (pleocroica e anisotrópica), bem como vênulas de criptomelanas chamadas de segunda e terceira geração (Figura 6c). As vênulas, por vezes cortam também nsutita. As vênulas de criptomelana também podem apresentar crescimento rítmico, como produtos de deposição de fluidos. São comuns intercrescimentos de criptomelana-pirolusita, criptomelana-hollandita. Por vezes nas crostras manganesiferas ocorrem camadas concêntricas e radiais com crescimento zonado de criptomelana e com uma e outra banda de pirolusita, as mesmas ocorrem fortemente fissuradas (Figura 6d).

 

OS MINERAIS DE MINÉRIO DE NÍQUEL

Minérios de níquel da Mina de Onça-Puma

CRISOTILA/LIZARDITA

Nos estudos mineralógicos, não foram identificados minerais de níquel, no entanto com base na microanálise química e mineralógico feitos por MEV/SED e DRX respectivamente, se sugere que as fases que portam o níquel correspondem a crisotila/lizardita (Figura 7). As serpentinas tem como fórmula química [Mg3Si2O5 (OH) 4], sugerindo que Mg pode ser substituído por Ni (CRUNDWELL, 2011).

 

Os minerais de minério são silicatos de níquel hidratado ou portadores de níquel de composição e estrutura química variada, granulados muito finos e geralmente pouco cristalizados. A precisão na identificação mineralógica é frequentemente difícil, especialmente quando se forma misturas no nível da célula unitária.

 

Os fragmentos coletados in situ da zona saprolítica exposta no open pit da mina de Onça-Puma mostram agregados de vários silicatos de Mg hidratados e oxi-hidróxidos de Fe em vários tons de marrom claro a marrom escuro com tons esverdeados e aparência ocre. Eles têm veias ou coberturas expostas ao longo de fissuras e superfícies fraturadas. Um grupo de fragmentos apresenta uma matriz marrom de granito finamente granulado (chamosita formada a partir de piroxênio) associado com crisotila/lizardita (Figura 8a). Um segundo grupo mostra esmectita com caulinita do tipo sanfona (Figura 8b). Porém, o grupo principal de fragmentos estudados mostra minerais neoformados como reticulados irregulares, formando uma matriz predominantemente rica em serpentina (Figura 8c) com quartzo (às vezes goethita). O tecido de malha em escala microscópica revela bandas paralelas com variação química de Fe e Mg (reveladas por microanálise química) (Figura 8d), o que mostra fases com formação temporal, que diferem uma das outras bandas.

Assim podem ser observados três grupos de minerais, os quais estão conformados por: a) serpentinas: crisotila/lizardita (crisotila – fibras?), (nepouíta – Ni-mineral?); b) esmectitas: nontronita / saponita (montmorilonita) e; c) cloritas: chamosita (com maior teor de Fe) / clinocloro (com menor teor de Mg).

 

CONCLUSÕES

Os resultados das texturas minerais dos quatro minérios discutidos fornecem informações sobre as origens genéticas dos depósitos bem como elas interferem nos diferentes processos no beneficiamento mineral e metalúrgico.

Os minérios de cobre de Salobo e Sossego, mostram texturas com requerimento de um conjunto de operações unitárias, isto é, cominuição e classificação granulométrica, para liberação mineral, seguida de concentração. Porém os disseminados, finos e mirmequíticos dos minerais de minério de Salobo, requerem de moagem ainda mais fina, para sua liberação mineral que irão consumir maior energia.

Os minérios de manganês e níquel, micríticos e granulados finos, respectivamente requerem poucas operações unitárias para seu beneficiamento, cominuição e separação granulométrica, apenas upgrade, onde além da mineralogia e granulometria, a composição química irão determinar os processos metalúrgicos aplicados para sua extração metálica.

 

Agradecimentos

À VALE pela permissão de trabalhar nos ambientes das minas.

À UFPA e IFPA pelo uso irrestrito dos microscópios óticos, MEV/SED e DRX.

 

REFERÊNCIAS

BARTON, P.B. 1991. Ore textures: problems and opportunities. Mineralogical Magazine. September 1991. Volume 55, Issue 380, p. 303-315

CRAIG, J.R. &  VAUGHAN, D.J. 1994. Ore microscopy and ore petrography, 2nd ed. John Wiley & Sons. Inc.

CRUNDWELL, F.; MOATS, M.; RAMACHANDRAN, V.; ROBINSON, T.; DAVENPORT, W.G.2011. Extractive Metallurgy of Nickel, Cobalt and Platinum Group Metals. Elsevier.

KUMAR, R. 2017. Characterization of Minerals and Ores: On the Complementary Nature of Select Techniques and Beyond. Trans Indian Inst Met. 70(2):253–277 DOI 10.1007/s12666-016-1006-5.

PRACEJUS, B. 2015. The ore minerals under the microscope: an optical guide. Elsevier Science, volume 3, second edition. 1101p.

RAMDOHR, P. 1980 The Ore Minerals and Their Intergrowths 2nd Edition. (2 volumes), Pergamon Press, Oxford, 1205 p.

 

 

 10.31419/ISSN.2594-942X.v92022i1a5OCF