Ministério da Ciência e Tecnologia
Coordenação de Apoio Tecnológico a Micro e Pequena Empresa - CATE
CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DOS CALCÁRIOS
DO CARIRI DO CEARÁ
Julio Cesar Guedes Correia
Francisco Wilson Hollanda Vidal
Roberto Carlos da Conceição Ribeiro
Rio de Janeiro
Janeiro/2006
CT2006-003-00 – Contribuição Técnica elaborada para o Vo Simpósio de
Rochas Ornamentais do Nordeste, 13 a 15 de Novembro de 2005, Recife,
Pernambuco – Brasil, páginas 65-73.
CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DOS CALCÁRIOS DO CARIRI DO CEARÁ
Julio Cesar G. Correia1, Francisco W. Hollanda Vidal1 e Roberto Carlos da C. Ribeiro1
1
Coordenação de Apoio Tecnológico a Micro e Pequena Empresa - CATE, Centro de Tecnologia Mineral –
CETEM – Avenida Ipê, 900 – Cidade Universitária – Ilha do Fundão – CEP 21941.590 - Rio de Janeiro – RJ
Tel. (21). 3865.7276 - e-mail: [email protected]
RESUMO
Este trabalho se constitui em uma atividade inserida no projeto “Arranjo Produtivo Local de
Base Mineral do Calcário Cariri”, apresentado à Secretaria de Geologia, Mineração e Transformação
Mineral (SGMTM), do Ministério de Minas Energia (MME), com o aporte da Secretaria da Ciência e
Tecnologia do Estado do Ceará – SECITECE, dentro do Convênio de Cooperação Técnico-Científico
entre Centro de Tecnologia Mineral (CETEM/ MCT) e SECITECE, formam esse APL os municípios de
Nova Olinda, Santana do Cariri, Farias Brito e Altaneira. Esses municípios foram escolhidos por
possuírem um grande potencial mineral de dois tipos de calcário: o sedimentar laminado, também
conhecido como Pedra Cariri; e o cristalino, utilizado de forma rudimentar na fabricação da cal virgem
e hidratada.
Foram estudadas amostras representativas do calcário laminado (Pedra Cariri) e do calcário
cristalino que eram compostas de incrementos coletados por técnicos do CETEM, da Companhia de
Desenvolvimento do Ceará (CODECE) e da Universidade Regional do Cariri (URCA), contando com
o apoio logístico dos produtores locais. As amostras foram enviadas para o CETEM, onde foi
realizada a caracterização tecnológica, envolvendo análise granulométrica, análises químicas dos
compostos presentes e análises mineralógicas.
As amostras dos municípios de Nova Olinda e Santana do Cariri apresentaram teores médios
de CaO, em torno de 54% e de Fe2O3 baixo, mostrando-se a princípio boa para vários usos, enquanto
que as médias dos teores de MgO, SiO2 e Al2O3 são baixas, mas podem ser melhoradas. Quanto a
região dos municípios de Altaneira e Farias Brito, apresentaram valores mais baixos para os teores
de CaO, entre 44% e 46%, com teores de MgO, SiO2 e Al2O3 maiores em relação a Santana do Cariri
e Nova Olinda e teores de Fe2O3 mais baixos.
INTRODUÇÃO
A região do Cariri cearense se apresenta como um importante polo mineral, no que tange a
sua rica reserva de calcário laminado, que segundo dados do DNPM possui cerca de 97 milhões de
metros cúbicos, equivalentes a 241 milhões de toneladas, e abrange principalmente os municípios de
Santana do Cariri e Nova Olinda. A utilização desses calcários é feita sob a forma de lajes e utilizadas
principalmente em pisos, enquanto que o calcário cristalino dos municípios de Altaneira e Farias Brito,
são utilizados mais na indústria da cal. A cadeia produtiva da Pedra Cariri, que vai da lavra ao
beneficiamento (esquadrejamento) acarreta uma perda de material em torno de 70%. Este trabalho
apresenta alguns aspectos da caracterização tecnológica destes calcários, e em uma etapa posterior,
com todos os resultados mapeados, pretende-se sugerir algumas formas de utilização que
possibilitem o seu aproveitamento racional.
Inicialmente foi observada que a etapa inicial de lavra na região do Cariri, é realizada pela
maioria dos produtores, sem nenhuna mecanização. Depois dessa etapa, as placas de calcário
desmontadas e selecionadas são transportadas para as unidades de corte, onde são esquadrejadas
em dimensões compatíveis com o mercado consumidor. As operações da cadeia produtiva, que vai
da lavra ao processamento (esquadramento) acarretam em uma perda de material de cerca de 70%,
ainda que já existam algumas poucas empresas que apresentam uma lavra semi-mecanizada mais
eficiente.
O calcário sedimentar do Cariri, localizado na Chapada do Araripe, situada no sul do Estado
cearense, é formado essencialmente de carbonato de cálcio, sendo utilizada na indústria de rochas
ornamentais em formas de lajota conhecida comercialmente como Pedra Cariri.
A lavra da Pedra Cariri é desenvolvida atualmente de forma aleatória, resultando em um plano
de aproveitamento com baixas taxas de recuperação, sendo a mesma desenvolvida em sua grande
maioria, com métodos rudimentares. Enquanto que o calcário cristalino da região dos municípios de
Altaneira e Farias Brito é extraído e processado em fornos tipo caieiras em sua grande maioria
utilizados na indústria de cal.
No entanto, em algumas pedreiras, essa lavra é conduzida de forma semi-mecanizada,
através da utilização de máquinas de corte móveis, acionadas por eletricidade, com disco
diamantado. O diâmetro do disco varia de 350 mm a 500 mm, permitindo um corte com profundidade
em placas de calcário não ultrapassando a espessura de 18cm. Depois desta etapa, as placas são
selecionadas manualmente e transportadas para o beneficiamento nas serrarias, onde são
esquadrejadas em dimensões compatíveis a sua aplicação, geralmente se enquadrando nas
seguintes especificações 40 X 40 cm, 50 X 50 cm, 30 X 30 cm, 20 X 20cm e 15 X 30 cm ou em
barras. Essa atividade gera, nas frentes de lavra, uma grande quantidade de rejeitos que impactam o
meio-ambiente, por formar entulhos, fechar drenagens, obstruir riachos, bem como gerando um
impacto visual desagradável. Se estima que a perda na lavra, com a operação manual, alcança a
90% se contabilizado o grande volume de material de cobertura ou volumes superficiais sem
qualidade para atender ao uso como revestimento. Com a utilização da máquina com disco
diamantado, se reduz consideravelmente, para cerca de 60%, essa perda.
OBJETIVOS
Os objetivos deste trabalho foram:
•
•
•
Estudar preliminarmente de forma sistemática os depósitos e rejeitos de calcários visando
a sua aplicação em diversas indústrias consumidoras desse bem mineral. Para isso, se
tomou como base os ensaios de caracterização tecnológica realizados;
Caracterização das amostras de calcário e sua provável utilização em vista das
especificações de mercado estabelecidas; e
Repassar os resultados aos interessados locais.
METODOLOGÍA E RESULTADOS
O trabalho foi desenvolvido obedecendo as seguintes etapas:
Seleção de Áreas e Cubagem
As áreas para amostragem foram selecionadas com base nos trabalhos de campos “in loco”,
que foram realizados nos municípios de Nova Olinda, Santana do Cariri, Altaneira e Farias Brito da
seguinte maneira:
• Levantamento de campo, nas principais frentes de lavra, que geram maiores quantidades
de rejeitos;
• caracterização dos rejeitos destas frentes; e
• análises dos métodos de extração.
Nestas frentes de lavra foram observadas as questões relacionadas ao minério; produção da
pedreira; beneficiamento; especificações técnicas de cava; e produtos gerados.
Amostragem
O trabalho de amostragem contou com o apoio logístico dos produtores locais e foi executado
da forma mais criteriosa possível, pelos técnicos do MCT, da CODECE e da URCA. Em todas as
amostras coletadas, se teve o cuidado de não destruir nenhum exemplar de fóssil, que porventura
estivesse presente nas amostras. Ao todo foram coletadas dez amostras da região do Cariri.
Preparação das amostras
No laboratório do CETEM cada amostra foi fragmentada, em 1,68mm, e a seguir
homogeneizada mediante sucessivas pilhas cônicas e triangulares. As amostras foram fragmentadas
em duas práticas, britagem primária e secundária, utilizando se para tal de britadores de mandíbulas.
O produto da britagem secundária foi classificado em 1,68 mm em uma peneira vibratória. O material
retido, foi a seguir fragmentado em britador de rolos.
Logo após as amostras totais foram homogeneizadas em um homogeneizador tipo Y e se
confeccionou a seguir uma pilha longitudinal. Após a realização da pilha, foram retiradas duas subamostras, sendo uma para caracterização mineralógica da “head sample” e outra, com a qual
realizamos a análise granulométrica, o restante da pilha foi arquivado.
Caracterização das amostras
Tendo em vista a grande quantidade de frentes de lavra, se estudou, preliminarmente, as
amostras retiradas, seguindo as próprias características geológicas da região. Depois, de posse das
primeiras informações das características tecnológicas, serão realizadas outras campanhas de
amostragem com o objetivo de um estudo mais amplo de caracterização. Nesta etapa, também foi
realizado o estudo comparativo do resultado da caracterização das amostras analisadas, com as
especificações exigidas pelo mercado consumidor, ou seja: em quais aplicações industriais que cada
tipo de calcário amostrado, poderia ser utilizado “in natura”, e quais os tipos mais indicados para
beneficiamento. A análise granulométrica foi realizada à úmido, utilizando as seguintes peneiras: 1,19
mm, 0,841 mm, 0,595 mm, 0,420 mm, 0,297 mm, 0,210 mm, 0,149 mm, 0,105 mm, 0,074 mm, 0,053
mm, 0,044 mm e 0,037 mm.
Inicialmente foi dado um corte em 0,210 mm, a fração retida foi passada nas peneiras de 1,19
mm a 0,297 mm, sendo que a fração passante em 0,210 mm, foi passada nas peneiras 0,149 mm,
0,105 mm e 0,074 mm, a fração passante em 0,074 mm foi passada nas peneiras 0,053 mm, 0,044
mm e 0,037 mm. Todas as frações furam enviadas para o laboratório de análise química do CETEM
para se obter os teores de CaO, MgO e Fe2O3. Sendo que as amostras médias, por fração, que
representam incrementos de diversas pedreiras de Nova Olinda e Santana do Cariri têm seus
resultados de CaO e MgO analisados, por fração e podem ser observados nas Tabela I e II,
respectivamente abaixo.
TABELA I – Resultados da distribuição de CaO e MgO contidos em cada fração da amostra média do
município de Nova Olinda.
Fração Massa (%)
(mm)
- 1,68
- 1,19
- 0,841
- 0,595
- 0,420
- 0,297
- 0,210
- 0,149
- 0,105
- 0,074
- 0,053
- 0,044
- 0,037
TOTAL
27,38
16,46
8,39
8,20
6,34
3,45
2,77
2,39
1,52
0,64
0,66
0,42
21,38
100,00
Teor
CaO distr. MgO distr.
(%)
(%)
(%)
CaO MgO
52,9 0,87
27,76
23,03
51,3 1,00
16,17
15,92
52,8 1,10
8,48
8,93
51,6 1,10
8,11
8,72
53,6 1,20
6,51
7,36
54,2 1,30
3,58
4,33
53,2 1,30
2,82
3,48
52,1 1,50
2,38
3,46
52,0 1,60
1,51
2,35
51,2 1,60
0,63
1,00
52,6 1,50
0,67
0,96
50,6 1,50
0,40
0,61
51,2 0,96
20,98
19,85
52,2 1,03 100,00
100,00
TABELA II – Resultados da distribuição de CaO e MgO contidos em cada fração da amostra média
do município de Santana do Cariri.
Fração Massa (%)
(mm)
- 1,68
- 1,19
- 0,841
- 0,595
- 0,420
- 0,297
- 0,210
- 0,149
- 0,105
- 0,074
- 0,053
- 0,044
- 0,037
TOTAL
11,02
21,81
11,84
12,70
5,21
3,99
3,72
2,51
1,85
0,70
0,52
0,56
23,57
100,00
CaO distr. MgO distr.
Teor
(%)
(%)
(%)
CaO MgO
53,1 0,73
11,22
10,72
54,1 0,73
22,62
21,22
50,8 0,70
11,53
11,05
50,4 0,71
12,27
12,02
51,3 0,74
5,12
5,14
51,7 0,73
3,95
3,88
50,3 0,74
3,59
3,67
47,9 0,74
2,30
2,48
49,4 0,74
1,75
1,83
47,3 0,77
0,63
0,72
50,9 0,86
0,51
0,60
51,4 0,82
0,56
0,60
53,0 0,83
23,95
26,07
52,2 0,75 100,00
100,00
A Tabela III e IV, apresentam os resultados da distribuição de CaO e MgO contidos em cada
fração das amostras médias, respectivamente para os municípios de Altaneira e Farias Brito
TABELA III – Resultados da distribuição de CaO e MgO contidos em cada fração da amostra média
do município de Altaneira.
Fração Massa (%)
(mm)
- 1,68
- 1,19
- 0,841
- 0,595
- 0,420
- 0,297
- 0,210
- 0,149
- 0,105
- 0,074
- 0,053
- 0,044
- 0,037
TOTAL
20,20
16,66
10,56
7,56
6,67
5,62
5,38
6,43
4,23
3,17
2,16
1,36
10,03
100,00
Teor
CaO distr. MgO distr.
(%)
(%)
(%)
CaO MgO
45,2 6,78
20,60
20,01
45,1 6,82
16,17
16,60
45,4 6,29
8,48
9,71
45,7 5,86
8,11
6,47
45,4 5,74
6,51
5,59
44,7 6,27
3,58
5,15
42,5 8,02
2,82
6,30
47,3 3,43
2,38
3,22
40,6 10,10
1,51
6,25
41,3 9,53
0,63
4,41
41,4 9,17
0,67
2,89
41,7 8,65
0,40
1,72
40,7 7,97
20,98
11,68
44,32 6,84
100,00
100,00
TABELA IV – Resultados da distribuição de CaO e MgO contidos em cada fração da amostra média
do município de Farias Brito.
Fração Massa (%)
(mm)
- 1,68
- 1,19
- 0,841
- 0,595
- 0,420
- 0,297
- 0,210
- 0,149
- 0,105
- 0,074
- 0,053
- 0,044
- 0,037
TOTAL
15,47
12,97
8,29
6,14
5,21
4,53
6,25
10,55
7,85
5,05
3,18
1,81
12,70
100,00
Teor
CaO distr. MgO distr.
(%)
(%)
(%)
CaO MgO
49,6 3,78
16,60
9,96
41,5 10,05
11,65
22,22
49,8 3,21
8,93
4,53
50,4 2,98
6,69
3,12
49,1 2,94
5,53
2,61
49,0 4,07
4,80
3,14
43,1 7,55
5,83
8,05
40,8 9,50
9,31
17,07
41,4 10,33
7,04
13,82
44,7 7,73
4,89
6,66
45,2 4,97
3,11
2,70
48,6 3,60
1,91
1,11
49,8 2,32
13,69
5,02
46,20 5,87
100,00
100,00
Os resultados das análises químicas das amostras médias de “head sample” das pedreiras de
Nova Olinda, Santana do Cariri, Altaneira e Farias Brito estão apresentados na Tabela V, abaixo.
TABELA V – Resultados das análises químicas médias das amostras “head sample” dos rejeitos das
pedreiras de Nova Olinda e Santana do Cariri, assim como dos depósitos de Altaneira e Farias Brito.
AMOSTRA
Teor (%)
P.F.
(*)
CaO MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3 CuO
Nova Olinda
42,5 53,9 0,78 1,16 0,27
K 2O
SO3
SrO
MnO P2O5
0,81 0,027 0,041 0,046 0,069 0,19 0,045
Santana do Cariri 43,3 54,0 0,88 0,44 0,089 0,49 0,019 0,024 0,146 0,071 0,18 0,058
Altaneira
41,9 44,3 6,84 4,36 0,281 0,302
-
0,112
-
0,312 0,010
-
Farias Brito
42,0 46,2 5,87 2,26 0,287 0,312
-
0,085
-
0,272 0,010
-
(*) Perda por calcinação
AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS
Apesar da inexistência de uma padronização internacional das especificações do calcário, a
maioria dos consumidores faz exigências quanto a qualidade do calcário recebida, em função da
aplicação a que se destina. Os resultados da caracterização tecnológica realizada, quando
comparados aos padrões exigidos para uso de materiais calcíticos na indústria (Tabela VI), indicam
que o material disponível poderia ser utilizado na maioria das aplicações apresentadas. Entretanto,
ensaios tecnológicos específicos devem ser realizados para permitir a confirmação desta hipótese.
Com tudo isso, se pode, tomando como base as amostras das “head sample” estudadas, discutir uma
avaliação preliminar de aplicações para os rejeitos da Pedra Cariri.
O teor médio de 54,0% de CaO, para as amostras de Nova Olinda e Santana do Cariri é em
princípio, boa para várias especificações, entretanto a média dos teores de MgO, SiO2 e Al2 O3 são
baixos, mas podem ser blendados com outros compostos para obter se um valor mais alto, enquanto
que o valor médio de Fe2O3 é baixo.
Quanto a região dos municípios de Altaneira e Farias Brito, valores mais baixos para os teores
de CaO, entre 44% e 46%, apresentando teores de MgO, SiO2 e Al2O3 maiores em relação a Santana
do Cariri e Nova Olinda e teores de Fe2O3 mais baixos.
Uma das aplicações que prevemos ser promissora é a da obtenção de carbonato de cálcio
precipitado (PCC), que é normalmente obtido por meio da hidratação da cal (CaO), se obtendo um
produto denominado leite de cal (Ca(OH)2). Logo após, é feita a carbonatação (CO2) do leite de cal,
se obtendo um produto que pode ser aragonita ou calcita. A rocha calcária, em nosso caso, a Pedra
Cariri, que mediante a calcinação dá origem a cal, não necessita inicialmente de uma alvura natural
elevada (até 80%, ISO), no entanto deve apresentar uma boa pureza química, ou seja, deve ser
isenta de minerais multivalentes, como manganês e ferro, responsáveis diretos pela redução da
alvura.
TABELA VI – Padrões qualitativos para utilização industrial de Minérios Carbonáticos Calcíticos
Produto
Cimento Portland
Cimento branco
Brita Siderúrgica
(Metalúrgica Fe)
Brita Siderúrgica
Ligas FeMn/FeCr
Cal calcítica
Teor Máximo (%)
Teor Mínimo (%)
CaO
P.F.
Observações
1.7
ND
1.25
K2O+
Na2O
0.45
0.45
0.03
42.0
42.0
50.0
ND
ND
43.0
Padrões muito variáveis
ND
0.12
50.0
43.0
ND
ND
ND
53.0
42.0
0.15
ND
ND
ND
54.0
43.0
0.250.50
ND
ND
0.1
ND
ND
ND
54.0
43.0
Padrão
médio
para
utilizações nobres
Al2O3+Fe2O3S1.0%
ND
ND
ND
ND
ND
ND
ND
42.0
35.0
ND
99.5% < 250 mesh
100% < 325 mesh
ASTM (USA)
IASA (Recife-PE)
Padrões muito variáveis
ND
40.0
42.0
USBS (USA)
CaO+MgO;USBS(USA)
Sta. Marina – SP
CIV (Recife-PE)
MgO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
P2O5
SO3
4.5
4.5
2.5
13.0
13.0
6.0
ND
-
7.0
0.001
2.5
1.0
-
3.0
0.37
0.37
0.011.5
2.2
1.0
0.5
0.5
Cal calcítica
(qualidade superior)
Carbureto de cálcio
1.4
2.55.0
1.02.0
1.0
1.2
1.2
1.0
0.5
CaCO3 ppt médio (pcc)
CaCO2 ppt superior (pcc)
Cerâmica branca
Cerâmica branca
Refino de açúcar
2.4
2.0
1.5
4.0
1.7
1.3
1.0
2.0
5.0
1.7
ND
ND
ND
ND
0
0.05
0.02
0.3
0.3
5.0
0.040.23
ND
ND
ND
ND
ND
Indústria de papel
Vidros comuns
Vidros especiais
1.5
1.5
0.8
1.0
2.8
0.25
7.0
0.5
0.02
ND
0
ND
ND
6.0
ND
ND
ND
ND
Vidros comuns
3.0
2.0
0.5
ND
ND
ND
50.0
36.0
Vidros especiais
Barrilha
Industria textil
1.0
1.3
1.73.0
1.5
ND
5.0
1.52.0
3.06.0
2.2
3.0
1.4
50.0
53.0
53.0
45.0
48.050.0
51.8
51.0
53.0
1.7
1.0
1.0
0.02
5.0
4.0
0
ND
ND
6.0
ND
ND
ND
ND
ND
53.0
52.0
52.0
42.0
42.0
42.0
ND
ND
ND
ND
ND
50.0
41.0
Ração animal
1.4
ND
Variação conforme o
processo siderúrgico
Variações conforme o
processo siderúrgico
Padrão standard (USA)
USBS (USA)
ALCANORTE (RN)
sob a forma de cal ;
Se RI < 2,5%
80% < 325 mesh
Nota: ND= resultados não determinados
Fonte: SEDEC/Governo de Rio Grande do Norte
.
CONCLUSÕES E OBSERVAÇÕES
•
O uso dos rejeitos também deverá obedecer uma avaliação sobre a presença de fósseis nos
mesmos, de forma a evitar a perda de exemplares que possam estar presentes;
•
Como resultado dos trabalhos executados até o momento, se conclui que a quantidade de
rejeitos das pedreiras de calcário da região do Cariri, totalizam 1.030.000,00m³, com temores
médios de 54,0% CaO e 0,7% a 0,9% de MgO, para a região de Santana do Cariri e Nova
Olinda, enquanto a região de Altaneira e Farias Brito, apresentou uma média de 44,0% a
46,0% de CaO e 5,9% a 6,8% de MgO;
•
A atividade de produção da Pedra Cariri se constitui na economia básica dos municípios de
Nova Olinda e Santana do Cariri, assim como dos municípios de Altaneira e Farias Brito já que
a agropecuária têm só um caráter de subsistência. Com isso, a extração desse bem mineral
vem garantindo a permanência do homem no campo e nestas cidades. Com a viabilidade
técnica-econômica do aproveitamento dos rejeitos gerados, a renda dos mineradores tenderá
a um substancial aumento;
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Atualmente os rejeitos gerados tem seu emprego restrito a terraplanagem e melhoria das
estradas vicinais nos períodos chuvosos, sendo seu uso mais nobre, o emprego na
composição de cimento;
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Os resultados de caracterização obtidos permitem prever várias alternativas de uso do
material calcítico analisado. Entretanto, ensaios específicos devem ser realizados para
determinação das melhores aplicações;
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Visando um maior aproveitamento dos rejeitos, são propostos dois tipos de bloquetes padrão,
nas formas cúbica e paralelepípeda para a produção de ladrilhos de tamanho 40 x 40 cm com
espessura de 1cm;
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Uma das aplicações que prevemos ser promissora é a da obtenção de carbonato de cálcio
precipitado (PCC), que normalmente obtido por meio da hidratação da cal (CaO), se obtendo
um produto denominado leite de cal (Ca(OH)2).
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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