PROCESSO DE FRENTE DE LAVRA DA MINA DE CAULIM DE IPIXUNA

DO PARÁ DA IMERYS RCC

¹Clayver Carneiro Carvalho, ¹Everaldo Lira da Cunha.

e-mail: engclayver@hotmail.com, everaldo.cunha@ufpa.br

¹Faculdade de Engenharia de Minas e Meio Ambiente, Universidade Federal do Pará

Folha 17, Quadra 04, Lote Especial, Marabá, PA, 68505-080

RESUMO

O minério de caulim extraído da mina de Ipixuna do Pará pela Imerys RCC

passa por um estágio de beneficiamento contendo desareiamento, pit (primeira das

unidades de tratamento primário), dispersão, hidrociclonagem e centrifugação. Neste

trabalho são comentadas as técnicas utilizadas para lavrar os quatro tipos de caulins que

se diferenciam devidas sua alvura e impurezas. Mostram-se o processo de frente de

lavra, que se trata da extração a céu aberto realizado em tiras, método adotado devido a

posição estratigráfica da camada de minério. E aponta-se que, devido a faixa de 20

metros de estéril, tornam-se necessárias operações de desmatamento, decapeamento e

exposição do minério.

Palavras-chave: Caulim. Frente de lavra. Imerys RCC.

ABSTRACT

The ore extracted from kaolin mine Ipixuna Pará by Imerys RCC goes

through a stage of processing containing desareiamento, pit (first units of the primary

treatment),dispersion, hidrociclonagem and centrifugation.  The process of

extraction from the frontof the extraction it is held in the open strips.

Key-Words: Kaolin. Front mining. Imerys RCC.

INTRODUÇÃO

A mina de caulim da Imerys RCC está localizada na região do médio Rio Capim

no município de Ipixuna do Pará, a 243 km da capital do estado, Belém. O minério

extraído encontra-se a 20 m de profundidade, recoberto por sedimentos argilo-arenosos

da Formação Barreiras, e de um nível de caulim duro (flint ou semi-flint) considerado

como estéril em função do teor de ferro elevado.

Caulim é o nome comercial dado a uma argila branca ou quase branca,

constituída essencialmente de caulinita. Há mais de três mil anos, os chineses já usavam

o caulim para fazer porcelana (ROSKIL, 1996). GRIM (1958) define caulim como

sendo uma rocha constituída de material argiloso, com baixo teor de ferro e cor branca.

A caulinita, mineral predominante dos caulins, é um silicato hidratado de alumínio, cuja

célula unitária é expressa pela fórmula Al4(Si4O10)(OH)8.

O caulim é o um mineral muito requisitado devido a sua vasta aplicação.

MURRAY (1986) considera que o vasto campo de aplicação industrial do caulim deve-

se às suas características tecnológicas, tais como: quimicamente inerte, branco ou quase

branco, tem capacidade de cobertura quando usado como pigmento e reforçador para

aplicação como carga, possui baixa condutividade térmica e elétrica, macio, pouco

abrasivo e competitivo com os materiais alternativos

O método de lavra consta-se da extração a céu aberto em tiras, utilizando-se de

escavadeiras hidráulicas HITACHI e caminhões fora de estrada com capacidades de 181

e 80 toneladas. Após a extração o caulim necessita ser beneficiado para a retirada das

impurezas que estão associadas ao minério, visando adequá-lo ao uso industrial. Desta

forma, para o beneficiamento do caulim proveniente da mina da Imerys RCC, são

realizados o sistema de desareiamento, pit, dispersão, hidrociclonagem e centrifugação.

As etapas seguintes de processamento do caulim são realizadas na planta de

beneficiamento, localizada na cidade de Barcarena.

2 ASPÉCTOS GEOLÓGICOS

2.1- Geologia regional

A geologia regional é baseada no Grupo Barreiras para caracterizar a

semelhança entre sedimentos Terciários costeiros de platôs amazônicos e tabuleiros do

litoral norte, nordeste e leste do Brasil. São depósitos de sistema de leques aluviais com

possível influência de maré nas regiões distais. Constitui-se de conglomerados com

intercalações de sedimentos arenosos e argilosos de ambiente de maré a flúvio-lacustre.

Polens permitem datar como Mioceno (PEREIRA, 2009). Segue-se:

Formação Pirabas: Originada por grandes períodos de transgressão e regressão

depositou carbonato de cálcio em ambiente marinho sucessivamente

retrabalhado, seguindo-se novas deposições. São ricamente fossilíferos,

amarelados e acinzentados alternados com argilas e areias. Por vezes é duro,

cinza com intercalações de argila colorida disposta em leitos sucessivos. A

porção superior é compacta e fossilífera. A idade é Mioceno Inferior.

Interdigitações observadas entre Pirabas e Barreiras indicam mesma idade

deposicional em ambientes diferentes (PEREIRA, 2009).

Formação Ipixuna: Sedimentos aflorantes desde 60 km ao sul de São Miguel

do Guamá (Pa) e à 31 km ao norte de Imperatriz (Ma). Sedimentos arenosos

caulínicos intercalados por argilitos vermelhos com estratificação cruzada.

Referida ao Cretáceo superior e Terciário inferior, é recoberta pelo Grupo

Barreiras e posiciona-se sobre a formação. Itapecurú cujo membro Alcântara é

encontradiço nas barrancas do Rio Capim. A base é constituída por arenitos com

estratificação cruzada tangencial ritimitos de argilitos e arenitos brancos finos,

caulínicos com estratificação cruzada e lentes de caulim. No topo camada de

caulim duro de 7,5 m. em média recobre o pacote anterior. Kotschoubey define

como arenitos fortemente desestruturados e argilitos caulínicos intercalados. Os

arenitos exibem estratificação cruzada plano-paralela. São compostos de

quartzo, pseudomorfos de caulinita bem cristalizada e de menores quantidades

de anatásio, rutilo e mica (PEREIRA, 2009).

Formação Alcântara: Arenitos e argilitos marrons avermelhados (PEREIRA,

2009).

Arenito Guamá: do NeoproterozoicoEopaleozóico é reconhecida no arenito

branco, friável, parcialmente silicificado, fraturado e de granulometria variada,

depositado em bacias estreitas e alongadas com direção NW - SE. È explorado

em pequena escala como material de construção; cortado em forma de

paralelepípedo para revestimento de pisos e passeios nas sedes de municípios

vizinhos (PEREIRA, 2009).

2.2- Geologia da mina

O minério extraído está inserido na Formação Barreiras, a uma profundidade de

22 metros, no qual foi recoberto por sedimentos argilo-arenosos. Logo abaixo da

Formação Barreiras encontra-se a Formação Ipixuna, na qual é constituída de um

volume de Caulim Duro, Caulim Soft e Caulim Arenoso (DIAS, 2010). É válido

lembrar que o volume de Caulim Duro ou Semi-Flint é considerado como estéril devido

ao alto teor de ferro e que inviabiliza sua aplicação para cobertura.

A geologia da área focaliza-se a afloramentos de litotipos que persistem ao

longo da rodovia Belém – Brasília desde São Miguel do Guamá até as proximidades da

cidade de Ipixuna. Percebe-se também nesta região a presença de Arenitos Guamá,

Formação Itapecuru, Formação Ipixuna, Formação Pirabas e o Grupo Barreiras.

O minério de Caulim encontra-se espalhado no contexto da Formação Ipixuna,

para ser mais exato, dentro da região do Rio Capim. Podem-se distinguir duas unidades

principais separadas uma da outra por uma superfície discordante erosiva, segundo a

figura 2.2. Para a primeira unidade chama-se de unidade superior ela é constituída de

sedimentos arenosos na sua porção inferior. A segunda unidade é formada quase que na

sua totalidade de Caulim, o produto da jazida. Na base aparente dessa unidade, o caulim

é do tipo soft, este tipo de caulim é macio com uma alta alvura, concentrado e com

poucos contaminantes, no topo o Caulim é do tipo Flint ou semi-Flint que tem como

principal característica baixa alvura esta unidade é formado por sedimentos arenosos na

sua porção inferior.

Figura 2.2: Esquema das formações Barreiras, Ipixuna e Itapecurú.

Fonte: DIAS – 2010.

3- SISTEMA DE LAVRA

O método de lavra a céu aberto em tiras é adotado devido a posição

estratigráfica da camada de minério, uma vez que este trabalho é dirigido pelo

planejamento de lavra e a curto prazo, utilizando software SURPAC da GENCON.

A dimensão de 50 x 50 metros consiste na melhor forma imaginada para a larva,

podendo variar de acordo com o horizonte do platô em largura e comprimento. Assim, a

altura do bloco depende da espessura da camada e a identificação é realizada por

números e letras, em que o número refere-se à posição na tira e a letra demonstra a

proximidade entre à superfície e a camada de minério. Por exemplo, 21A.

Devido a faixa de 20 metros de estéril, tornam-se necessárias operações de

desmatamento, decapeamento e exposição do minério. O decapeamento pode ser

efetivado através de escavadeiras hidráulicas HITACHI com capacidades de 11 m³, uma

vez que estas oferecem maior precisão no corte, diminuindo a diluição e contaminação

do minério (figura 3.0). Para o transporte utilizam-se de caminhões de 181 e 80

toneladas(figura 3.1), operando com uma DMT de aproximadamente 1 km, transitando

a uma velocidade de 45 km/h.Segue-se abaixo, figuras da escavadeira hidráulica

HITACHI de 11 m³ e de um fora de estrada KOMATSU de 181 toneladas:

Figura 3.0: escavadeira hidráulica HITACHI de 11 m³.

Figura 3.1: Fora de estrada KOMATSU de 181 toneladas.

A escavadeira hidráulica KOMATSU PC 20 e caminhões rodoviários

Volksvagem trucados de 19 toneladas,são destinados à lavra do minério.

Figura 3.2: Volksvagem rodoviário de capacidade 19 toneladas e escavadeira hidráulica

KOMATSU PC 20.

4- SISTEMA DE BENEFICIAMENTO

Os caulins ocorrem associados a impurezas e, de uma maneira geral, no seu

estado natural não atendem as especificações de mercado. Os processos de

beneficiamento empregados dependem do uso a que se destina o produto. Existem dois

processos de beneficiamento: via seca e via úmida. No caso da mina de Ipixuna do Pará

o beneficiamento é via úmido. Desta forma, o caulim da mina da Imerys RCC é

processado através do desareiamento, onde envolvem as etapas de dispersão,

hidrociclonagem e centrifugação.

Os processos de beneficiamento empregados dependem do uso a que se destina

o minério. Existem basicamente dois processos de beneficiamento do caulim, o via seca

e o via úmida. Desta forma, o caulim da mina da Imerys RCC é processado através do

desareiamento, onde envolvem as etapas de dispersão, hidrociclonagem e centrifugação.

A fim de atender as especificações de mercado exigidas para o caulim está o

grau de abrasividade do minério, que é caracterizado pela quantidade de areia em sua

composição. Como os grãos de quartzo são maiores que as partículas de caulim, estas

ultimas com especificações de granulometria abaixo de 2μm, deste modo a separação

por tamanhos pode ser realizada através da hidrociclonagem e da centrifugação.

O material que vem da mina, antes de qualquer etapa de desareiamento, deve ser

desagregado e homogeneizado. Para isso, tem-se a dispersão na qual se utilizam

blungers, um minsturador de grande porte (105,0 dmt/h).

4.2- Pit

O pit corresponde a primeira das unidades de tratamento primário realizada na

mina de caulim da IRCC, onde ocorre dispersão e depois o desareiamento em duas

baterias de hidrociclones instaladas em paralelo, as quais trabalham com material de

uma das três pilhas de minério, a qual deva ter especificações de alvura ≥ 76,00% e

15% ≤ resíduo ≤ 60%.

O pit trabalha com dois ciclones em cada bateria, os quais alimentam os dois

tanques de material. Inicialmente são divididas duas pilhas pits, B e C, que alimentam

os tanques de dispersão. O material enviado aos pits B e C contém boa alvura e grande

quantidade de resíduos.

A hidrociclonagem objetiva a separação por tamanho das partículas de quartzo

das partículas de caulim, uma vez que este, convertem as especificações de pilha 2 em

pilha 1, e alimentam tanques pulmão par a dispersão. Para bom funcionamento da

hidrociclonagem, usam-se reagentes químicos como poliacrilato de sódio que atua como

dispersante e a barrilha é utilizada para o contrele do pH.

4.3- Dispersão

A quantidade de dispersantes segue proporcionalidade com a porcentagem de

sólidos e o material disperso apresenta pH em torno de 8,3 – 8,5 para boa liberação de

caulim e separação dos resíduos. A concentração de sólidos a se utilizada depende das

operações subsequentes, podendo variar de 20 a 50%.

O caulim é transformado em polpa nos blungers, com a adição de polpa dos pits,

água, dipersantes químicos (poliacrilato de sódio) e reagentes reguladores de pH

(Carbonato de sódio). O material dos blungers é enviado para o tanque de blendados.

Como o processo de beneficiamento primário é via úmido, a água usada é

retirada do Rio Capim e bombeada até o tanque de armazenamento. O esquema da

figura 4.0, simplifica as etapas desde a lavra até a dispersão.

Figura 4.0: Fluxograma da extração à dispersão.

4.3- Hidrociclonagem e Centrifugação

As polpas recebidas das dispersões B e D são armazenadas em dois tanques

chamados de Tanques Blendados. Eles são compostos de dois agitadores que trabalham

de acordo com a necessidade do processo. Posteriormente, esses tanques enviam a polpa

para os demais processos de beneficiamento mineral (hidrociclonagem e centrifugação).

A primeira bateria de hidrociclone, figura 4.1, é alimentada pela polpa que sai da

dos tanques de blendagem. O objetivo desse primeiro processo é retirar a maior

quantidade possível de areia e enviar para centrifuga o rejeito do hidrociclone e

transportado para uma segunda sequencia de hidrociclone, figura 4.2. As baterias de

hidrociclones estão assim distribuídas: a primeira bateria de hidrocilconesé constituída

de seis hidrociclones regulados pelo nível dos tanques de produto, ou seja, quando o

nível do tanque esta abaixo todos os hidrociclones operam normalmente, o parando de

funcionar progressivamente um a um quando o nível do tanque aumenta.

Figura 4.1: Primeira bateria com 6 hidrociclones.

A segunda bateria é utilizada para retirar o passante de minério que escapa da

primeira bateria de hidrociclones e centrifugas, o produto desta segunda bateria é

enviado ao tanque de alimentação das centrifugas onde é somado ao produto da

primeira hidrociclonagem, lembrando que o rejeito deste último processo é considerado

como o rejeito final do processo.

Figura 4.2: Segunda bateria com 5 hidrociclones.

Para o sucesso do beneficiamento foi calculado e demonstrado que duas baterias

de hidrociclones acompanhados de centrifugas são suficientes para reduzir a

porcentagem de resíduos da polpa atendendo assim as especificações de beneficiamento

secundário, realizado na planta de Barcarena - Pá.

O produto fino da primeira e segunda bateria de hidrociclones passa pela ultima

etapa de separação, a centrifugação, onde é gerado um campo gravitacional (1900-2000

G), no qual as partículas com tamanho maior que 2μm são encaminhadas para a região

dos grossos, e concentrando na parte central o material de menor peso e tamanho. A

figura 4.3 mostra a série de cinco centrífugas.

Figura 4.3: Série de cinco centrifugas com capacidade produtiva de 300dmt/h.

O produto das centrifugas é o objetivo das etapas de desareiamento. Ele é

enviado para um tanque onde receberá o tratamento prévio com sulfato de alumínio

(floculante que aumenta a viscosidade da polpa) e posteriormente bombeado para o

minérioduto. A figura 4.4 ilustra o fluxograma completo de beneficiamento primário da

mina de caulim da IRCC.

Figura 4.4: Fluxograma completo do beneficiamento primário da mina de caulim da

IRCC. Fonte Imerys RCC – 2010.

4.4- Condições de polpa Final

O produto do desareiamento deve obedecer às especificações para envio ao

mineroduto. A tabela QQQ faz o comparativo do material blendado e a meta a ser

obtida após a hidrociclonagem e centrifugação.

Tabela 3.1: Comparativo entre material blendado e meta.

O material desareiado enviado ao mineroduto é estocado em 4 tanques, onde

recebem adição de dois reagentes químicos, o glutaraldeido e o cloreto de zinco. A

polpa bombeada pelo mineroduto segue até a planta de beneficiamento localizada em

Barcarena, percorrendo uma distância total de 160 km em 62 horas de percurso.

5 – CONCLUSÃO

O processo de frente de lavra a ser adotado está intimamente ligado as

características do minério a ser extraído, bem como a localização do corpo mineral. Os

processos de beneficiamento demonstrados neste artigo sugerem soluções para a

otimização do processo de lavra, atribuindo um caráter de controle qualidade ao minério

a ser vendido.

6 - REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

7

1- ROSKIL (1996). The Economic of Kaolin 1996, Roskil Information Service

Ltd, 2 Clapham Road, London SW9OJA, UK, 9th Edition, p.7.

2- GRIM, R. E. (1958). Clay Mineralogy. New York: McGraw-Hill, p.29

(Geological Science Series).

3- SILVA, S. P. Caulim. Departamento Nacional de Produção Mineral – DNPM,

Brasília 2001.

4- PEREIRA. C. A. S. Geologia da mina – Imerys RCC. Ipixuna do Pará. 2009.

5- DIAS, E. J. P. Aspectos Gerais da Mina de Caulim da Imerys RCC. 2010. 31

f. Relatório de Estágio – Imerys RCC. Ipixuna do Pará 2010.

6- DEPARTAMENTO NACIONAL DE PRODUÇÃO MINERAL – DNPM.

Caulim. Brasília 2007. [http://WWW.dnpm.gov.br/]. Acesso em 19 de maio

de 2010.

7- SILVA, M. E. O Caulim do Rio Capim. 2003. 113 f. Dissertação (Mestrado

em Economia Empresarial) – Universidade Candido Mendes, Rio de Janeiro,

2003.

8- ORTEGA, F. S. et. al. Defloculação e Propriedades Reológicas de

Suspensões de Alumina Estabilizadas com Dispersantes Poliacrílicos. São

Carlos. 1997.

9- Disponível em < http://pt.wikipedia.org/wiki/Carbonato_de_s%C3%B3dio >

acessado em 7 de ABRIL de 2012 às 18:00 horas.