De acordo com Carvalho e Zanardo (2002), a mineralização da jazida de MSF ocorre entre o serpentinito na capa e uma formação ferrífera bandada na lapa. Atualmente a vida útil da mina depende dos minérios de baixo teor (menor que 1%). Os minérios representam as tipologias originadas por remobilizações tectônicas a partir de minérios já formados (minérios vulcanogênicos). Assim, os tipos de minérios apresentam maiores quantidades de minerais portadores de talco e magnésio em suas fórmulas estruturais, relacionados principalmente à presença de duas associações minerais:
associação 1: constituída por serpentina, talco, tremolita, actinolita, magnesita, dolomita e clinocloro, originados por metamorfismo de rochas vulcânicas (peridotitos, piroxenitos e anfibolitos);
associação 2: produtos ricos em ferro derivados do metamorfismo de formações ferríferas para gerar gruneritas e ferroactinolita que interferem pouco nos teores de magnésio e no processo de flotação.
34 A tabela 3.1 mostra as características e composição das classes de minérios atualmente presentes no depósito da MSF.
Tabela 3.1 - Classes de minérios presentes e mineralogia (Carvalho e Zanardo, 2010)
Tipo de Minério Características Minerais presentes Teores típicos e médios (variável)
Minério cisalhado em rochas ultramáficas
65% silicatos Talco e clorita predominante
10% magnetita. 22% de sulfetos em peso nesse
minério.
Dos sulfetos presentes, 65% é pirrotita, 25% pentlandita e 10% calcopirita. 1,23% Ni, 0,22% Cu, 308 ppm Co, 5,1% S, 0,23 g/t de Pt, 0,32 g/t Pd e 0,09g/t de Au. Minério cisalhado em formação ferrífera 70% silicatos 28% sulfetados 2% magnetita 65% dos sulfetos é pirrotita, 25% pentlandita e 10% calcopirita. 1% Ni, 0,35 Cu, 239 ppm Co, 4,4% S, 0,11g/t Pt, 0,2 g/t Pd, 0,08 g/t Au. Brechóide cisalhado Abundantes e delgadas exsoluções de pirrotita sobre os
cristais de pentlanditas.
Talco, clorita, carbonatos anfibólios e serpentina.
Pentlandita e pirrotita.
Apresenta baixos teores de Ni-Cu-Co e PGM.
3.5.2 Planta de beneficiamento
A planta de beneficiamento opera com a capacidade reduzida de aproximadamente 65 toneladas/hora e o concentrado obtido nesse processo é totalmente consumido pela fundição, acrescido de minério de níquel proveniente de Americano do Brasil-GO e Mirabela-BA. O ROM alimenta o britador primário 800 x 1000, até atingir uma granulometria de 150 mm. A capacidade da britagem é de 150 t/h, porém opera atualmente com 65 t/h. O material com granulometria inferior a 100 mm segue por meio de correias transportadoras à uma pilha cônica e alimenta o moinho SAG. Os produtos da moagem secundária são classificados numa peneira de 6 mm. O retido retorna ao circuito, enquanto o passante alimenta um ciclone convencional. Nas etapas de concentração e fundição do níquel, são utilizados os fornos flash e elétrico, tendo como matéria-prima o minério concentrado da flotação a 7,1%, para obtenção do matte com 61% de metal. O minério possui um teor médio igual a 0,8% na alimentação da usina, que possui uma recuperação metalúrgica igual a 74,8%. O concentrado
35 apresenta teores de 5,9% de Ni, 7,9% de MgO e 17,3% de SiO2. O fluxograma do processo é mostrado na figura 3.24.
Figura 3.24 - Fluxograma do processo da MSF da Votorantim Metais (Relatório Interno,
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Tabela 3.2 - Dosagem de reagentes utilizada no processo de flotação do minério de Fortaleza
de Minas.
Reagente Dosagem (g/t)
Amil xantato de potássio
Over da ciclonagem principal (Rougher I): 120 Alimentação do moinho de bolas: 50
Rougher II:100 Rougher III: 50 225- CF 18: 50
Etil xantato de sódio Alimentação SAG: 50
Mercaptobenzotiazol 80
CMC 400 (dividido entre cleaner II e 225-CF17).
Sulfato de Cobre Moagem: 100
Cleaner II: 20
Espumante (MIBC) 210 ( dividido entre Rougher I, II, III; Cleaner I e 225-CF 18.)
O concentrado de sulfetos de ferro (principalmente pirrotita) e outros sulfetos metálicos irão compor a carga de enxofre necessário ao forno flash e à fábrica de ácido sulfúrico. O concentrado final da flotação segue para o espessador com diâmetro igual a 19,8 m, com adição de floculante. O underflow, com 60% de sólidos, é bombeado para um tanque pulmão, seguido da filtragem em dois filtros prensas, que operam em paralelo. A torta, com 90% de sólidos, é o produto final da usina de concentração, seguindo por correia transportadora até a unidade de fundição.
37
CAPÍTULO 4 - METODOLOGIA
Neste capítulo serão apresentados os experimentos realizados para atender aos objetivos propostos pelo presente trabalho. Os procedimentos experimentais utilizados incluíram preparação e caracterização das amostras, ensaios de dispersão, potencial zeta e flotação em bancada. As amostras de minério de níquel foram provenientes da Mina Fortaleza de Minas, Votorantim Metais S/A. Os ensaios foram realizados no laboratório de tratamento de minérios da UFOP e as análises químicas foram realizadas pelo laboratório químico da Votorantim.
4.1 Ensaios de Dispersão
O procedimento adotado para os testes de dispersão se baseia na metodologia adotada por Galéry (1985), que investigou a influência do estado de dispersão na flotabilidade do sistema willemita/dolomita.
4.1.1 Preparação da amostra
Para os ensaios de dispersão foram utilizadas amostras de talco e serpentina, devidamente amostradas na frente de lavra da mina de Fortaleza de Minas, que constituem a ganga rica em Mg, principal contaminante do concentrado de níquel. O serpentinito é uma rocha metamórfica constituída predominantemente por minerais do grupo da serpentina e foi utilizado devido à indisponibilidade de amostras dos minerais puros de serpentina. A amostra global foi britada abaixo de 15 mm e quarteada até se obter amostras finais de aproximadamente 150 gramas, que depois foram pulverizadas. Foram realizados ensaios de análise granulométrica utilizando granulômetro a laser (CILAS), para determinação do diâmetro médio das partículas após a pulverização, que serão alimentação dos ensaios de dispersão.
4.1.2 Materiais e métodos
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Tabela 4.1 - Reagentes e suas dosagens utilizados nos ensaios de dispersão.
Reagentes (0,1%) Dosagens (g/t)
CMC (Cytec) 800 e 1200
Goma guar (proveniente do mercado central de Belo Horizonte) 800 e 1200
CMC e Na2CO3 800 e 1200
Goma guar e Na2CO3 800 e 1200
CMC e goma guar (50:50) 800 e 1200
Disp. (Dispersol 589) 500 e 800
NaOH 500 e 800
O condicionamento das soluções de reagentes e os ensaios de sedimentação foram realizados no tubo de sedimentação padrão, que é um tubo de vidro de 4,5 cm de diâmetro e 16,3 cm de altura, com uma saída (0,5 cm de diâmetro) para o sobrenadante a 1,5 cm do fundo do tubo (figura 4.1). O tubo é instalado sobre um agitador magnético que realiza a agitação da polpa mediante uma barra magnética. O controle de pH é feito acoplando-se o eletrodo na parte superior do tubo.
Figura 4.1 - Tubo de sedimentação, medidor de pH e agitador magnético usados nos ensaios
39 Os testes de dispersão foram realizados de acordo com as seguintes etapas:
i. 3 g de amostra pulverizada foram adicionadas no tubo de sedimentação;
ii. acrescentaram-se 13,5 mL de água destilada e de solução de reagente, com o pH ajustado, o agitador magnético era ligado para 3 minutos de condicionamento;
iii. o volume de 200 ml foi completado com água destilada com o pH corrigido e aguardava-se 3 minutos de condicionamento;
iv. com o agitador desligado, aguardava-se a sedimentação por 5 minutos e coletavam-se separadamente as frações dispersas e afundadas. Tais frações foram colocadas na estufa (a 100 °C).
v. com os produtos devidamente pesados calcula-se o índice de dispersão (ID) de acordo com a equação 4.1.
(4.1)
Onde:
MO - Massa overflow ( fração da amostra em suspensão após 5 min de sedimentação) MU- Massa underflow (fração da amostra afundada após 5 min de sedimentação).