UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MINERAL
Bentonita
Disciplina: Tecnologia de Minerais Industriais
Professor: Luís Carlos Bertolino
RECIFE, 2009
TIAGO MAGALHÃES E LÍVIA CAMPÊLO
Bentonita
Características
Características
O nome vem de um depósito em Fort Benton, EUA.
Existem alguns tipos de bentonitas e seus nomes dependem dos
elementos predominantes, tais como K, Na, Ca, e Al.
O tipo mais normal é a cálcica.
Características
As bentonitas da Boa Vista são cálcicas e para serem usadas
industrialmente devem ser ativadas com carbonato de sódio
(barrilha) para que se tornem sódicas.
A bentonita que ocorre na Paraíba é encontrada numa variedade
de cores que levou à denominação dos tipos conhecidos
localmente como chocolate, bofe, chocobofe e verde lodo.
Características
Em (A) pilhas de estoque de bentonita, em (B), ativação da bentonita com
barrilha – UBM (União Brasileira de Mineração)
Características
Fluxograma das operações de ativação da bentonita na UMB
Características
A bentonita é tixotrópica. Neste tipo de estrutura, as folhas de
tetraedros de lamelas diferentes encontram-se adjacentes,
ficando os átomos de oxigênio em posições opostas, levando a
uma fraca ligação entre as camadas. Além disso, existe forte
potencial repulsivo na superfície das lamelas resultante do
desbalanceamento elétrico.
Características
Estes dois fatores contribuem para o aumento da distância entre
as camadas quando em presença de água. A esmectita, então,
possui uma rede capaz de sofrer expansão, na qual todas as
superfícies das camadas estão disponíveis para a hidratação e
troca de cátions, sendo esta a sua principal característica
(Moore e Reynolds, 1989).
Veja esquema:
Características
Representação
esquemática da
estrutura das lamelas de
uma esmectita
dioctaédrica.
Usos
Usos
A elevada superfície específica, a grande capacidade de troca
catiônica (CTC) e tixotropia lhe conferem propriedades muito
específicas e lhe permitem aplicações nas mais diversas áreas.
A propriedade tixotrópica também faz a bentonita sódica útil
como um selante, especialmente para a vedação de sistemas
de dispositivos subsuperficiais para deposição de combustível
nuclear e para quarentenas de poluentes metálicos de águas de
subsolo.
Usos
Usos similares incluem construção de muros de contenção,
impermeabilização de paredes no subsolo e formação de
outras barreiras impermeáveis: para selagem externa de poços,
para selagem de poços velhos, ou como um forro na base de
aterros sanitários para impedir a migração do chorume.
Usos
Os principais segmentos consumidores de argila bentonítica no
mercado nacional são:
 Indústria petrolífera (agente tixotrópico nas perfurações dos
poços de petróleo);
 Indústria siderúrgica (pelotização de minério de ferro);
 Indústria de fundição (aglomerante em sistemas de areia verde
- demonstrando-se o melhor aglomerante utilizado pelas
indústrias de fundição em seus processos de moldagens de
peças críticas de ferro fundido, aço e ligas não-ferrosas);
Usos
Cont.
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Indústria de tintas e vernizes (espessante); indústria vinícola
(elemento filtrante e clarificante de vinhos e sucos);
Indústria da construção civil (impermeabilizante de barragens,
metrôs, aterros sanitários); perfuração de poços artesianos
(estabilizador de solos);
Indústria alimentícia animal (componente inerte – veículo –
para rações);
Indústria farmacêutica e de cosméticos.
Reservas
Reservas
Devido à abundância de reservas mundiais de bentonita, a
sua estimativa não vem sendo publicada.
As reservas medida e indicada oficiais brasileiras medem 41,4
(preliminar) e 27,5 (revisada) milhões de toneladas em 2007.
O estado do Paraná tem a maior porção das reservas medidas
(38,6%), enquanto a Paraíba tem a maior parte das indicadas
(88,2%). No total (medida + indicada), as reservas paraibanas
representam 55% do total e as paranaenses, 24%.
Lavra
Lavra
Bentonitas brasileiras e do Wyoming
A lavra da bentonita é feita usando o método strip mining, a
espessura da bentonita varia de 2 a 3 metros e apresenta um
comprimento de 2 a 5 km (no Wyoming).
Um scraper é usado para fazer o decapeamento, o carregamento
é feito por pá carregadeirae o transporte até a unidade de
beneficiamento é feito por caminhões fora de estrada.
Lavra
No inverno é praticamente impossível trabalhar na frente de
lavra pois o chão fica escorregadio, a estratégia para não parar
é compensar na explotação nos dias secos e armazenar no
pátio da usina para processamento nos dias chuvosos.
Lavra
Dependendo da natureza do produto que se deseja obter, os
mineradores de bentonita da região já têm bastante
experiência sobre qual tipo de argila deve ser processada.
Em algumas situações é feita, inclusive, blendagem dessas
argilas, em função também do produto que se deseja obter.
Beneficiamento
Beneficiamento
As bentonitas da Paraíba são processadas da seguinte maneira:
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Desintegração;
Adição de 2,5 a 3% de barrilha;
Homogeneização;
Laminação ou extrudagem;
Cura;
Secagem;
Moagem;
Classificação pneumática e ensacamento.
Beneficiamento
Algumas empresas adicionam barrilha a seco, outras a úmido.
Varia também o tempo de ativação e a secagem do material
(através do sol ou secador rotativo).
Produção
Produção
A produção mundial de bentonita em 2007 obteve um acréscimo
de 0,4%.
A produção brasileira de bentonita beneficiada avançou 1,4% em
relação a 2007.
Produção
Em 2007, a Paraíba produziu 291.737,6 t, o equivalente a
88,5% de toda a bentonita bruta brasileira.
Empresas
Empresas
Oficialmente, quatorze empresas atuam neste segmento no país.
A maior delas é a Bentonit União Nordeste.
A queda na produção bruta pode estar relacionada à paralisação
da lavra, por razões técnicas e econômicas, de duas empresas:
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União Brasileira de Mineração S/A;
Süd Chemie do Brasil LTDA, ambas localizadas em Boa
Vista/PB.
Empresas
A Bentonit União Nordeste situada em Boa Vista/PB, até 2007,
produziu exclusivamente bentonita do tipo ativada e
contribuiu com 98,7% deste produto produzido no Brasil,
seguida da empresa Bentonita do Paraná Mineração Ltda.,
localizada em Quatro Barras/PR, com 1,3%.
Importação
Importação
Os gráficos abaixo mostram os principais países de origem para
as respectivas categorias:
Para semimanufaturados foram os EUA (100%).
Consumo Interno
Consumo interno
Os dados relativos ao consumo estimado de bentonita bruta,
no ano de 2007, indicaram a seguinte distribuição: extração
de petróleo/gás (54%) e pelotização (46%).
O município de Boa Vista/PB foi o responsável por 88% das
vendas de bentonita bruta em 2007. Campina Grande/PB,
8,9% e Pocinhos/PB, 3,10%.
Consumo interno
O destino das vendas de bentonita beneficiada (moída seca) se
distribuiu nos seguintes Estados: São Paulo com 53,5%,
Minas Gerais com 30,7%, Paraná com 5,2%, Rio Grande
do Sul com 4,65%, Santa Catarina com 3,4% e Bahia
com 2,6%.
As finalidades industriais para a bentonita moída seca se
distribuíram entre graxas e lubrificantes com 78,7%,
fertilizantes com 11,1%, óleos comestíveis com 7,7% e
fundição com 2,4%.
Consumo interno
O destino das vendas da bentonita ativada foi apurado entre os
seguintes Estados: Espírito santo com 44,4% Minas Gerais
com 27,7%, Rio Grande do Sul com 11,6%, Santa Catarina
com 9,6%, São Paulo com 5,3%, e Rio de Janeiro com 1,4%.
Os usos industriais da bentonita ativada se distribuíram entre:
pelotização de minério de ferro com 63%, fundição com
19,7%, ração animal com 11,6%, extração de petróleo e gás
com 5,5% e outros produtos químicos com 0,2%.
Difração de Raio-X
Difração de Raio-X
De acordo com Aranha, I. B. et al. a difração de raios X das
bentonitas, em sua forma integral e fracionada, permitiu a
caracterização das fases cristalinas presentes.
O fracionamento das bentonitas permitiu uma melhor
caracterização, não só porque forneceu uma fração rica em
argilominerais, mas também porque facilitou a identificação
de outros minerais originalmente presentes em menor
quantidade.
Difração de Raio-X
Difratogramas de raios X das bentonita Verde Lodo:
E – esmectita; C – caolinita; F – feldspato; Q – quartzo; M – mica.
Infravermelho
Infravermelho
Os espectros de infravermelho das bentonitas brasileiras
apresentaram bandas características de esmectita (van der
Marel e Beutelspacher, 1976).
Foi observada a presença de caolinita nas amostras CBPM A,
CBPM B (amostra mais superficial e mais profunda,
respectivamente) e Verde Lodo (confirmando os dados de
DRX).
Infravermelho
Espectros de
infravermelho das
bentonitas
Infravermelho
As análises mostraram que as bentonitas brasileiras estudadas
apresentam comportamento de desidroxilação, enquanto que a
do Wyoming apresenta o comportamento convencional das
montmorilonitas.
ATD-TG
ATD-TG
Segundo Todor (1976), a endoterma relativa à desidroxilação das
esmectitas pode ser correlacionada à natureza dos cátions em
sua estrutura cristalina, uma vez que as hidroxilas estruturais
estão quimicamente ligadas a estes cátions.
Importância das Análises
Importância das Análises
As técnicas analíticas utilizadas foram úteis para a caracterização
e diferenciação das bentonitas e para explicar seus diferentes
comportamentos.
A espectroscopia na faixa do infravermelho e as análises
térmicas evidenciaram a presença importante de ferro nas
bentonitas brasileiras e de alumínio na bentonita americana.
Confirmou-se a melhor performance da bentonita americana em
relação às brasileiras para aplicação em fluidos de perfuração.
Outras informações
Outras informações
O Brasil importa a bentonita sódica, pois atualmente não há reservas deste
bem mineral e a produção, por conseguinte, somente pode ser obtida pela
ativação do produto bruto.
O aumento de usinas siderúrgicas no Brasil, as quais utilizam minério
pelotizado, podem incrementar a utilização de bentonita.
As principais aplicações deste mineral no campo da pelotização de minério de
ferro, fundição e extração de petróleo e gás, em consonância com a
atual expansão econômica brasileira e mundial, podem garantir
demandas crescentes ou constantes por bentonita.
Outras informações
A Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária – Embrapa, em 2003,
pesquisou bentonita ativada e gelatina como agentes de clarificação
para o suco de caju.
Os resultados obtidos indicaram que o uso da bentonita promove a
otimização da operação de filtração, possibilitando a obtenção de um
produto límpido, brilhante e com reduzida adstringência. O produto
apresenta um padrão de qualidade condizentes com outros sucos
clarificados existentes no mercado.
O suco de caju atualmente é comercializado nas formas de suco
integral, suco concentrado e o clarificado, popularmente conhecido
pelo nome “cajuína”.
Outras informações
Investimentos em 2007:
R$ 4.976.960,85
86,5% - Bahia
9,2% - São Paulo
4,3% - Paraíba
Destes 40% foi em infra-enstrutura, 25,8% em equipamentos,
15,5% em desenvolvimento da mina e 0,3% em meioambiente.
Bibliografia
Livros:
Rochas e Minerais Industriais: Usos e especificações / Ed. Adão Benvindo da Luz e Fernando
Antônio de Freitas Lins. – Rio de Janeiro: CETEM / MCT / 2005.
Artigos:
Luz, Adão Benvindo et al. – Bentonita – União Brasileira de Mineração – UBM, Rio de
Janeiro, 2002.
Rezende, Márcio Marques – Bentonita, DNPM/DF – 2007.