Investigação termal de fases minerais presentes em rejeitos de Mn da Amazônia

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Ambiental

Autores

Marinho, K.L.L. (UFOPA) ; Leão, H.S. (UFOPA) ; Couto, N.A.F. (UFOPA) ; Figueira, B.A.M. (UFOPA) ; Fernandez, O.J.C. (IFPA) ; Luz, P.T.S. (IFPA)

Resumo

Neste trabalho apresenta-se uma investigação dos eventos termais de fases minerais de óxidos de Mn presentes em rejeitos de mineração da Amazônia. Para os estudos de caracterização químico-mineral, utilizaram-se as técnicas de fluorescência de raios-X, difração de raios-X e analise termal por TG-DTA. Os resultados mostraram um teor acima de 33,84 % de MnO e a presença dos minerais de Mn birnessita, todorokita e asbolano, assim como de quartzo, gibbisita, caulina e goethita. Após calcinação das amostras, identificou-se a transformação dos minerais de Mn na fase Mn2O3, que é um material conhecido por suas propriedades elétricas e magnéticas.

Palavras chaves

Óxidos de Mn; Rejeitos de mineração; Amazônia

Introdução

Rejeitos de mineração são materiais resultantes de processos de extração de minério e, a fim de evitar danos ambientais, eles costumam ser mantidos em barragens. Na Amazônia, há a presença de várias barragens, com destaque aquelas presentes no Pará, com rejeitos provenientes do processo de beneficiamento da bauxita, do caulim, do ferro, do manganês, dentre outros (MONTEIRO, 2005). O Brasil é o maior produtor de ferro ligas de manganês no mundo, e é no Pará, Minas Gerais, Mato Grosso do Sul e na Bahia, que são encontradas as maiores reservas desse mineral (PINTO, 2015). Aliada à indústria extrativista, a mineração contribui diretamente para o Produto Interno Bruto (PIB) do País, além de ser destaque, também, na movimentação do mercado de trabalho (DNPM, 2014). No entanto, apesar desses impactos positivos das indústrias de mineração, o descarte de rejeitos gerados no processo de beneficiamento mineral tem causado grandes problemas ambientais e sociais no Brasil, como por exemplo, os ocorridos em Mariana-MG, em 2015, e em Brumadinho- MG, em 2019, com o rompimento de suas respectivas barragens. Ambas as tragédias devastaram florestas, cidades e vidas. Assim, há a necessidade de pesquisar e estudar esses rejeitos provenientes da exploração mineral para conhecer suas composições e possíveis aplicações.

Material e métodos

Os rejeitos de Mn foram coletados manualmente em trabalhos de campo em uma barragem de rejeitos localizada no Pará. As análises foram investigadas mineralogicamente por um difratômetro de raios-x modelo D2 phaser (Bruker). A composição química foi caracterizada em espectrômetro de Fluorescência de raios-X Sequencial (Axios Minerals, da Panalytical), equipado com tubo de raios-x cerâmico anodo de Rh. As curvas de TG e DTA foram obtidas num termoanalisador Stanton Redcroft que tem um forno cilíndrico vertical, com conversor digital acoplado a um microcomputador. As análises foram feitas em um cadinho de platina, com aquecimento de 20°C/min, temperatura inicial e final variando de 20°C a 1100°C, respectivamente.

Resultado e discussão

A Tabela 1 lista o resultado da composição química da amostra de rejeito. Conforme pode ser observado, os rejeitos são compostos por MnO ~ 33,84 %, seguido por SiO2 ~ 18,84 %, Al2O3 ~ 19,60 %, Fe2O3 ~9,35 %. Para a composição mineralógica foram identificados os minerais: birnessita, todorokita e asbolano, assim como quartzo, gibbisita e caulinita e goethita. Estes resultados corroboram com aqueles observados na caracterização química. Vale ressaltar que DARMANNE et al. (2008) estudaram os rejeitos de Mn da mina de Marrocan (Marrocos) e também obtiveram teores elevados de MnO (54,62 % em peso) e SiO2 (20,53 %), porém com mineralogias diferentes. O efeito do tratamento termal na amostra de rejeitos de Mn foi estudado através das curvas TG/DTA e monitorado por difração de raios-X. Observa-se que pelo menos 6 eventos termais são claramente definidos durante o tratamento (Figura 1), sendo que os três primeiros, que totalizam 7% em perda de massa, possivelmente estão relacionado a perda de água adsorvida e do reticulo de estruturas como birnessita e caulinita e a destruição de todorokita, visto que não há mais os dois principais picos todorokita em 400ºC, Figura 2. No intervalo entre 500-600ºC, notam-se duas reações endotérmicas com perda de massa total de 6% e que devem estar relacionadas principalmente às transformações de birnessita para bixbyita Mn2O3 (PDF 041-1442), goethita para hematita (PDF 033-0664) e gibbsita para boehmita (PDF 005-0190). O último pico endotérmico próximo a 960 ºC, corresponde às possíveis transformações de hematita para maghemita (PDF 024-0081), boehmita para diásporo (PDF 005-0355), SiO2 + Al2O3 para mullita (PDF 006-0259) e SiO2 + Mn2O3 para braunita (PDF 041- 1367). É importante notar a ausência da fase Mn3O4, que deveria se formar acima de 1000ºC.

Difratogramas de raios-X dos rejeitos de Mn calcinados a 200, 400, 600 e 1050 ºC.

Conclusões

Os rejeitos de manganês aqui estudados mostraram-se serem constituídos por pelos minerais todorokita, birnessita, asbolano, caulinita, quartzo, gibbsita e goethita. Estes minerais sofreram decomposição termal em temperaturas acima de 500ºC, sendo que os minerais de Mn foram convertidos em uma única fase (Mn2O3), conhecida por sua importância tecnológica.

Agradecimentos

Os autores agradecem o suporte financeiro da Capes (No. 88881.160695) e CNPQ (Universal n. 420169).

Referências

DARMANNE, Y.; CHERKAOUI, M.; KITANE, S.; Preparation of chemical manganese dioxide from Moroccan pyrolusite mine waste, Hydrometallurgy, v. 92, p. 73 - 78, 2008.

DEPARTAMENTO NACIONAL DE PRODUÇÃO MINERAL (DNPM). Anuário mineral brasileiro. 2013. Disponível em: http://www.dnpm.gov.br.

MONTEIRO, M. A. Meio século de mineração industrial na Amazônia e suas implicações para o desenvolvimento regional. ESTUDOS AVANÇADOS 19 (53), 2005.

PINTO, C. A. Detecção de deformações superficiais na mina do manganês do azul através da interferometria de radar orbital. Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, São José dos Campos, 2015.