LAVRA DA MINA DE CAULIM DE IPIXUNA DO PARÁ DA IMERYS RCC
Paiva, Saboia Reginaldo
Professor da Faculdade de Engenharia de Minas e Meio Ambiente - FEMMA/UFPA
[email protected]
Carneiro, Carvalho Clayver
Graduando – Faculdade de Engenharia de Minas e Meio Ambiente – FEMMA/UFPA
[email protected]
Cunha, Lira Everaldo
Graduando – Faculdade de Engenharia de Minas e Meio Ambiente – FEMMA/UFPA
[email protected]
Carvalho, Carolina Mayra
Graduando – Faculdade de Engenharia de Materiais – FEMAT/UFPA
[email protected]
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. Mostra-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 à 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.
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 [1]. Caulim é 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 [2].
O caulim é um mineral muito requisitado devido a sua vasta aplicação. 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 [3].
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.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
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 [4]. 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 [4].
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 posicionase 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 [4].
Formação Alcântara: Arenitos e argilitos marrons avermelhados [4].
Arenito Guamá: do Neoproterozoico e o paleozóico 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 [4].
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 [5]. 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 [5].
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 lavra,
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.
A escavadeira hidráulica KOMATSU PC 20 e caminhões rodoviários Volkswagem
trucados de 19 toneladas, são destinados à lavra do minério.
Figura 3.1: Fora de estrada KOMATSU de 181 toneladas.
Figura 3.2: Volkswagen rodoviário de capacidade 19 toneladas e escavadeira hidráulica
KOMATSU PC 20.
SISTEMA DE BENEFICIAMENTO
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.
O processo de desareiamento consiste na separação dos grãos de quartzo das
partículas de caulim, uma vez que o mineral interesse possui especificações de
granulometria abaixo de 2 µm, 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, temse a dispersão na qual se utilizam blungers, um misturador de grande porte (105,0 dmt/h).
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%. Assim 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.
As polpas recebidas das dispersões 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, é alimentada pela polpa que sai 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 é transportado para uma segunda sequencia de
hidrociclone,que é utilizada para retirar o passante de minério 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.
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.
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 [5].
CONCLUSÃO
Em decorrência das características do minério de caulim da IRCC são adotados os
devidos processos de extração e beneficiamento. Em virtude disso o processo de frente de
lavra trata-se da extração a céu aberto realizado em tiras, devido a posição estratigráfica da
camada de minério. É notório ressaltar que em conseqüência da existência de 20 metros de
estéril, tornam-se necessárias operações de desmatamento, decapeamento e exposição do
minério.
O
decapeamento é realizado por
escavadeiras
hidráulicas
HITACHI
com
capacidades de 11 m³, pois estas diminuem a diluição e contaminação do minério por
operarem com excelente precisão no corte.
Para o transporte se utilizam de caminhões fora de estrada de 181 e 80 toneladas,
operando com uma DMT de aproximadamente 1 km, transitando a uma velocidade de 45
km/h.
No processo de beneficiamento é realizado o desareiamento, Pit, dispersão,
hidrociclonagem e centrifugação com a finalidade de estabelecer especificações
predeterminadas pelo mercado e pela planta de beneficiamento do pólo industrial de
Barcarena – Pa.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1 - ROSKIL (1996). The Economic of Kaolin 1996, Roskil Information Service Ltd, 2
Clapham Road, London SW9 OJA, UK, 9th Edition, p.7
2 - GRIM, R. E. (1958). Clay Mineralogy. New York: McGraw-Hill, p.29 (Geological
Science Series).
3 - MURRAY, H, H, (1986).
Clays. In:
Ulmann’s Encyclopedia of Industrial
Chemistry. 5. ed. Weinheim: VHC, Verlagsgesellchaft, v.A7, p.109-136.
4
- PEREIRA. C. A. S. (2009) Geologia da mina – Imerys RCC. Ipixuna do Pará.
5
- DIAS, E. J. P. (2010) Aspectos Gerais da Mina de Caulim da Imerys RCC. 31 f.
Relatório de Estágio – Imerys RCC. Ipixuna do Pará.