bauxita relatório

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁDEPARTAMENTO DE GEOLOGIA / DEOGEO

DISCIPLINA DE MINERALOGIA IELIEL MOREIRA ALENCARVANESSA DE SOUSA GOMES

Bauxita

Fortaleza, 06 de fevereirode 2013.

Universidade Federal do Ceará Departamento de Geologia / DEOGEO Professora Dra. Irani Clezar Mattos Alunos: Eliel Moreira Alencar e Vanessa de Sousa Gomes

Sumário

Páginas1. Introdução...........................................

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2. Processo de beneficiamentomineral.....................................................................

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3. Estatísticas deMercado.........................................................................................

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4. Formas deutilização..............................................................................................

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5. Conclusão...............................................................................................................

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6. ReferênciaBibliográfica........................................................................................

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1 - Introdução

A bauxita se forma em regiões tropicais e subtropicais poração do intemperismo sobre rochas aluminossilicáticas ou deresíduos de rochas calcárias argilosas modificadas. Apesar deser frequentemente descrita como um minério de alumínio, abauxita não é uma espécie mineral propriamente dita, mas ummaterial heterogêneo formado de uma mistura de hidróxidos dealumínio hidratados ([AlOx(OH)3-2x], 0< x <1) contendo impurezas.Os principais constituintes deste material são (Tabela 1)gibbsita, γ-Al(OH)3, boehmita, γ-AlO(OH) e diaspório, α-AlO(OH), sendo que as proporções das três formas variamdependendo da localização geográfica do minério (KIRK-OTHMER,1992; ULLMANN, 1998).

Minerais de alumínio contidos nas bauxitas. Mineral Gibbsita Boehmita Diásporo

Fórmula Química Al(OH)3 -J

AlOOH - J AlOOH - D

Al2O3 : H2O 1: 3 1: 1 1: 1Sistema Cristalino Monoclín

icoOrtorrômbico Ortorrômbic

oDureza 2,5-3,5 3,5-4,0 6,5-7,0Densidade 2,42 3,01 3,44Índice de Refração 1,568 1,649 1,702Temperatura (°C) de desidratação

150 350 450

Produto de desidratação Al2O3 - F Al2O3 - J Al2O3 - DSolubilidade (g Al2O3/L)(*)

128 54 Insolúvel

Bauxita não Metalúrgica Bauxita MetalúrgicaConstituintes (%) Constituintes (%)

Fe2O3 2,5(máx.)

Fe2O3 11 - 12

SiO2 5 - 7 SiO2 < 4,0Al2O3 50 Al2O3 > 48Densidade aparente > 3 Alumina aproveitável pelo

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processo BayerTabela 1 :Descrição dos principais minerais de alumínio contidos nas

bauxitas refratárias (HABASHI, 1993).

As principais impurezas presentes na bauxita sãocompostos de ferro (hematita, óxidos/hidróxidos amorfos egoetita, entre outros), sílica, titânio e aluminossilicatos,em quantidades que variam com a região de origem, causandoalterações no aspecto físico do minério, que pode variar de umsólido marrom-escuro ferruginoso até um sólido de cor creme,duro e cristalino (CONSTANTINO et al., 2002).

Segundo Habashi (1993), obtém-se maior taxa de formaçãode bauxita quando ocorre elevada porosidade na rocha,cobertura vegetal com adequada atividade bacteriológica,topografia plana ou pelo menos pouco acidentada que permita omínimo de erosão e longo período de estabilidade com intensaalteração das condições climáticas, principalmente, asestações seca e úmida.

A cor, a composição do minério e a porosidade podem variarem um mesmo depósito de bauxita. A maioria das bauxitas,economicamente aproveitáveis, possuem um conteúdo de alumina(Al2O3) entre 50 e 55% e o teor mínimo (Tabela 1) para que elaseja aproveitável é da ordem de 30% (ANJOS E SILVA, 1983;PAGIN et al., 1983).

Os processos que originam a conversão de mineraissilicatados de alumínio presentes na rocha (Figura 1) estãodescritos a seguir.

Caulinização - É o processo natural de formação do caulim,o qual consiste na alteração de rochas, in situ, característicode regiões de clima tropical (Figura 1), cujas condiçõesfísico-químicas favorecem a decomposição de feldspatos(KAlSi3O8) e de outros aluminossilicatos contidos em granitos erochas metamórficas. Argilas e folhelhos podem também sofreralteração para uma mistura constituída de caulinita[Al2Si2O5(OH)4] e quartzo. O que ocorre é uma hidratação de umsilicato de alumínio, seguido de remoção de álcalis, conformea reação:

2KAlSi3O8 + 3H2O ↔ Al2Si2O5(OH)4 + 4SiO2 + 2KOH

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O processo baseia-se na transição da rocha, consistindoessencialmente de silicatos de alumínio (especialmente,feldspato), para formar minerais de caulinita, como resultadodo intemperismo ou alteração hidrotermal (LUZ, 1998).

Laterização - O termo laterita é empregado para o solocujos componentes principais são os hidróxidos de alumínio ede ferro, onde as águas pluviais removeram a sílica e diversoscátions. Como a rocha é rica em alumina, a laterita que delaprovier terá o nome de bauxita, o principal minério dealumínio. A laterização baseia-se, fundamentalmente, numprocesso de diagênese resultando no aumento do carátereletropositivo dos colóides do solo (Figura 1). Quando oprocesso se completa, tem-se a transformação dos solos emrocha, o laterito.

Bauxitização - Processo de formação da bauxitadessilicatada e, frequentemente, na presença de calcário. Esseprocesso caracteriza-se pela predominância de óxido hidratadode alumínio associado ao óxido de ferro, sílica remanescente eoutras impurezas.

Figura 1: Modelo de desenvolvimento do solo emárea tropical úmida. A: Cretáceo; B: Eoceno;C: Presente; D: Presente; E: perspectivas dedesenvolvimento esperado. 1: Camada de

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Hematita; 2: Nível argiloso; 3: Nível dointemperismo; 4: Declive com acumulaçõesferruginosas. (TEMGOUA et al., 2002)

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2 – Processo de beneficiamento mineral

O beneficiamento é a fase que engloba tanto a reduçãogranulométrica da bauxita até a obtenção da alumina calcinada.O procedimento de refinamento mais utilizado é o Bayer. Após abritagem, as principais fases de processamento da bauxita paraprodução de alumina, desde a entrada do minério até a saída doproduto final são: moagem, digestão, filtração/espessamento,precipitação e calcinação, conforme a figura 2.

Figura 2: Fluxograma básico do beneficiamento daBauxita. Fonte: ABAL, 2013.

Sampaio et al. (2005) explicam que o início do processo

Bayer, se dá pela moagem da bauxita para uma granulometriaabaixo de 208 µm, em seguida, a mesma será misturada a umasolução de soda cáustica (NaOH) a qual reage sob pressão emreatores, nestas condições a bauxita dissolve-se formando oaluminato de sódio (NaO.Al2O3), finalizando a etapa dedigestão, enquanto as impurezas permanecem na fase sólida esão conhecidas como “lama vermelha”. Prosseguindo, para seseparar a lama vermelha da fase líquida, realiza-se, maiscomumente, etapas de espessamento seguidas de filtragem(Figura 2).

O espessamento consiste em um processo de decantação queocorre em tanques chamados de espessadores ou lavadores. O

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objetivo na fase de espessamento é adensar as partículassólidas, podendo-se, para isto, utilizar-se de coagulantes queirão propiciar a formação de partículas mais densas que irãosedimentar e, assim, separar a fase líquida da sólida (lamavermelha).

A precipitação é a etapa seguinte. Nela, a solução deNaO.Al2O3 na fase líquida, já livre da lama vermelha, sofre umaredução na temperatura e é feita a adição de uma quantidadepequena de cristais de alumina (semeadura) para estimular aprecipitação. Como produto da precipitação, tem-se o Al(OH)3,na fase sólida, e o NaOH, na fase líquida, ou seja, uma açãoreversa a da digestão (SILVA et al., 2007).

O Al(OH)3 cristalizado é enviado para a etapa decalcinação, enquanto uma quantidade de NaO.Al2O3, na faselíquida, com soda cáustica retorna para a digestão. Acalcinação (Figura 2) é a etapa final do processo, em que oAl(OH)3 é lavado para remover qualquer resíduo que ficou dafase líquida não cristalizada, posteriormente é secada. Emseguida a alumina é calcinada a aproximadamente 1000 °C paradesidratar os cristais, formando cristais de alumina puros, deaspecto arenoso e branco, como mostra a figura 4 (SILVA et al.,2007).

O processo de extração do Alumínio só foi possível atravésdo processo Hall-Héroult (Figura 3), sendo este a base para aextração de alumínio nas indústrias. O processo foidesenvolvido paralela e simultaneamente por Hall e Héroult,sendo ambos patenteados em 1886. O princípio fundamental doprocesso Hall-Heroult reside na redução da alumina dentro decubas eletrolíticas dissolvida em banho de criolita (flouretode sódio e alumínio - Na3AlF6) e de flouretos de um ou maismetais mais eletropositivos que o alumínio, por exemplo, sódiopotássio, ou cálcio. Em números redondos, são necessários 5 kgde bauxita para produzir 2 kg de alumina e 1 kg de alumínioprimário (ABAL, 2013).

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Figura 3: Diagrama de uma célula de redução. Fonte: ABAL, 2013.

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3 – Estatísticas de Mercado

Segundo o DNPM e a ABAL, o Brasil tem a terceiramaior reserva de bauxita do mundo e é o terceiro maiorprodutor mundial de Bauxita e de Alumina. As reservasbrasileiras estão concentradas no Pará, com 66%, e MinasGerais, com 30% e os maiores empreendimentos para produção debauxita, alumina e alumínio estão concentrados no Pará e noMaranhão.

As reservas mundiais de bauxita em 2011 somaram 26 bilhõesde toneladas (t). As reservas lavráveis (classificação doDNPM) disponíveis no Brasil são de 567 milhões (96% utilizadana metalurgia). As mais expressivas estão localizadas naregião Norte (Estado do Pará), as quais têm como principaisconcessionárias, as empresas MRN, NorsK, ALCOA e CBA. O Estadodo Pará destaca-se na produção anual de Bauxita como o maiorprodutor e o Estado de Minas Gerais como o segundo maior comuma produção média de 13,3% (Tabela 2).

Estados 2008 (kt) 2009 (kt) 2010 (kt)Minas Gerais 4.372 3.123 3.905Pará 22.466 22.294 27.143Outros 1.260 656 979Total 28.098 26.073 32.027Participação de MG

16% 12% 12%

Tabela 2: Produção de Bauxita por Estado. Fonte: ABAL / DNPM.

De acordo com os dados do Sumário Mineral de 2012 do DNPM,os maiores produtores brasileiros (Figura 4) são a MRN, comcapacidade de produção de 18 milhões de toneladas, Alcoa(Juriti), com capacidade de 2,6 milhões toneladas, e a Vale(Paragominas), com capacidade de 5,4 milhões de toneladas debauxita.

Até 2030 estima-se que cerca de 45% das reservasconhecidas serão utilizadas pelas indústrias. O preço da

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tonelada de bauxita oscilou no ano de 2010 como reflexo dacrise econômica de 2009, conforme apresentando na tabela 3.

Discriminação Unidade 2009 2010(r)

2011(p)

PreçosMédios

Bauxita (1) (US$/t) 52,67 26,86 46,32Alumina (2) (US$/t) 236,0

0268,1

3308,3

7Metal (3) (US$/t) 1.558

,462.112,40

2.533,64

Tabela 3: Preços da tonelada de Bauxita de 2009 a 2011. (1) preço médio FOBdas exportações de bauxita não calcinada (minério de alumínio); (2) preçomédio FOB das exportações de alumina calcinada; (3) preço médio FOB dasexportações de alumínio não ligado em forma bruta (lingote); (r) revisado;p) dado preliminar. Fonte: DNPM/DIPLAM; Associação Brasileira do Alumínio(ABAL); MDIC; Albras; Alunorte.

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Figura 4: Mapa com localização das minas, depósitos, ocorrência e refinariade alumina, de bauxita do Brasil. Fonte: Rio Tinto Alcan (RTA), 2012.

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4 – Formas de Utilização

A composição típica de uma bauxita de uso industrial é:40-60% de Al2O3; 12-30% de H2O combinada; 1-15% de SiO2 livre ecombinada; 1-30% de Fe2O3; 3-4% de TiO2; 0,05-0,2% de outroselementos e óxidos. Portanto, a caracterização química dabauxita e a determinação da alumina aproveitável e da sílicareativa são muito importantes para o controle do processo defabricação do alumínio.

A Bauxita utilizada para outros fins que não a produção dealumínio pelo processo de Bayer (Tabela 2) é utilizada comorefratários (Calcinada), abrasivos (Calcinada), cimentoargilosos, na indústria química (Principalmente Sulfato deAlumínio) e outros (Antiderrapante, retardador de chama,soldas, etc.).

Especificações da bauxita utilizada em diversos setores daindústria

Composição Metalúrgica

Química Cimentos Abrasivos

Refratária

Al2O3 (%) 45 – 55 40 – 60 45 - 55 80 - 88 Mín. 85SiO2 (%)* 0 – 15 5 – 18 Máx. 6 Máx. 5 Máx. 11Fe2O3 (%) 5 – 30 Máx. 4 20 - 30 2 - 5 Máx. 2,5TiO2 (%) 0 – 6 0 – 6 2 – 4 2 - 5 Máx. 3,5

* sílica totalTabela 2: Usos da bauxita para outros fins e suas especificações. Fonte:

ABAL

As características químicas desejáveis nas bauxitas parauso em refratários são mais rigorosas, comparadas às demaisaplicações desta matéria-prima e apenas uma pequena parceladas reservas mundiais são adequadas à indústria derefratários.

As bauxitas refratárias devem ter um teor de Fe2O3 de até3% (base calcinada). Esse é considerado o limite máximo

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permitido, sendo que nos melhores minérios o teor máximositua-se em torno de 2,0%.

O TiO2 é outra impureza com restrições rigorosas e o teormáximo fixado é de 3,5% (base calcinada). Em especial, acombinação dos óxidos TiO2-Fe2O3-SiO2 forma um composto de baixoponto de fusão (< 1.300ºC).

O teor de SiO2 pode ser mais elevado (7 a 11%). A sílicacombina-se predominantemente com o óxido de alumínio, formandoa mulita (3Al2O3.2SiO2), que apresenta excelente resistência aochoque térmico.

Os óxidos alcalinos e alcalinos terrosos são impurezas queprejudicam a refratariedade dos produtos, promovendo oincremento da fase líquida, reduzindo a formação de mulita e,como consequência, aumentando a retração (deformação) etrincamento.

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5 – Conclusão

A atividade de mineração da bauxita via de regra, atua deforma integrada com as usinas de refino (alumina) e de redução(alumínio), nesta atividade a integração entre os parceiros damineração e da metalurgia favorece a recomendação de exportaralém dos bens primários, produtos semimanufaturados emanufaturados com mais valor agregado. O Serviço Geológico Nacional (CPRM) avaliando a indústriaintegrada do alumínio, em estudo de 2003 concluía que aprodutividade da indústria alcançada acima do padrão de outrossegmentos era uma conquista a ser preservada, portanto a buscaconstante de produtividade ainda é uma recomendação para maiorintegração entre mineração e metalurgia. A previsão de uso das reservas conhecidas atualmente, paraatender as expectativas de consumo até 2030 indicam umaredução de 45% das reservas atualmente conhecidas, nestesentido programa de reposição do patrimônio mineral, justificaa recomendação para que as empresas destinem parte dofaturamento para definição de novas reservas.

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6 - Referência Bibliográfica

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