5.6 CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA E MINERALÓGICA DOS REJEITOS
5.6.2 Caracterização Mineralógica – Microscopia Eletrônica de Varredura
Adicionalmente, foram realizadas análises microscópicas dos rejeitos da Barragem B5 por microscopia eletrônica de varredura (MEV) no Laboratório de Microscopia e Micro-Análise do Departamento de Geologia da Escola de Minas da UFOP (Figura 5.22). As amostras foram preparadas na forma de “stubs” (cilindros) com cerca de 15 mm de diâmetro e recobertas com evaporação de carbono, para a realização de micro- análises. A Figura 5.23 apresenta imagens típicas geradas pelo MEV(os dados inclusos no rodapé das imagens, aparecem, da esquerda para a direita: a energia emitida pelo canhão eletrônico, a aproximação, a escala e o tipo de imagem.
Figura 5.22 – Equipamento MEV (Laboratório de Microscopia e Micro-Análise da UFOP)
Figura 5.23 – Imagens do MEV (Amostra S1-A1) (angulosidade dos grãos e a presença de minerais micáceos).
Na seqüência, a partir de imagens do MEV dos rejeitos analisados, são apresentadas as micro-análises químicas para pontos específicos das amostras ensaiadas. Estas análises são complexas e muito afetadas pela variabilidade mineralógica dos materiais, com a presença de incrustações no grão de outros minerais secundários. Assim, procurou-se, nesta fase, isolar e caracterizar quimicamente a composição dos minerais primários constituintes dos grãos e/ou lamelas dos rejeitos. A Figura 5.24 ilustra a aplicação destes procedimentos para a amostra S2-F1, determinando-se a composição química de diferentes 7 pontos da amostra (Tabela 5.15).
Figura 5.24 – Imagem do MEV (Amostra S2-F1), com a indicação dos pontos analisados. Tabela 5.15 – Composições químicas para a amostra S2-F1.
Tttttttt MgO Al2O3 SiO2 P2O5 K2O CaO TiO2 V2O5 MnO Fe2O3 Nb2O5 BaO
S2F1_pt1 0.28 84.33 0.70 14.70 S2F1_pt2 0.50 0.39 72.43 0.70 0.91 25.07 S2F1_pt3 0.17 32.11 66.08 1.65 S2F1_pt4 2.20 2.82 0.16 83.99 5.84 5.00 S2F1_pt5 0.69 0.61 0.99 0.47 97.23 S2F1_pt6 1.10 2.36 0.98 4.19 4.59 57.06 29.72 S2F1_pt7 98.65 1.35
Os grãos maiores e mais escuros são compostos basicamente por SiO2, conforme pode
ser verificado nas composições químicas obtidas para os pontos 1, 2 e 7, o que, aliado à morfologia dos grãos (presença de fraturas conchoidais) indica tratar-se de grãos de quartzo. Os grãos mais claros (pontos 5 e 6) apresentam maiores teores de outros óxidos
(magnetita ou mesmo hematita no caso do ponto 5 e bário-pirocloro, um típico mineral do minério do nióbio, no caso do ponto 6). Grãos intermediários, indicados pelos pontos 3 e 4, caracterizam os minerais apatita (composição básica por óxidos de fósforo e cálcio) titano-magnetita, respectivamente.
Outros exemplos são dados pela Figura 5.25. No caso da amostra S2-F5, constata-se a presença de micas (ponto 1), apatita (ponto 2) quartzo (ponto 4) e uma fase mais clara, indicando a presença de óxi-hidróxidos de ferro, como a magnetita e hematita ou mesmo goetita (ponto 3). Para a amostra S1-F1, a partícula maior (ponto 8) representa um grão de quartzo e a fase clara (ponto 1) indica os óxi-hidróxidos de ferro. Os pontos 4 e 7 indicam presença de apatita, enquanto que o ponto 6 está associado a uma titano- magnetita e o ponto 5 a uma barita. Os pontos 2 e 3, por sua vez, indicam também a presença de grãos de quartzo.
Figura 5.25 – Imagens do MEV (Amostras S2-F5 e S1-F1), com a indicação dos pontos analisados. Para uma melhor caracterização da morfologia dos grãos, foram feitas ampliações das imagens de MEV. Assim, a Figura 5.26 apresenta detalhes do formato típico de grãos apatíticos. São grãos compostos basicamente por CaO e P2O5 (Tabela 5.16), de formato
mais arredondado e de superfície fortemente rugosa. Estes minerais, juntamente com o quartzo, as micas e os oxi-hidróxidos de ferro são os principais componentes do rejeito.
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Figura 5.26 – Imagem MEV de minerais de apatita presentes nas amostras S2-A1 e S1-F3. Tabela 5.16 – Composições químicas (%) para grãos minerais da amostra S1-F3.
SiO2 P2O5 CaO Fe2O3
S1F3-det_pt1 38.46 57.46 4.08
S1F3-det_pt2 1.48 26.62 67.24 4.66
A Figura 5.27 apresenta a imagem típica de uma lamela de mica que compõe os rejeitos em estudo (composição química dada na tabela 5.17). Estes minerais, juntamente com o quartzo, são os que se apresentam com maiores dimensões, representando a fração grossa dos rejeitos lançados na Barragem B5. No detalhe, observam-se as foliações da mica, bem como incrustações por pequenos grãos de minerais ferrosos.
Tabela 5.17 – Composições químicas (%) para grãos minerais da amostra S1-F3.
Na2O MgO Al2O3 SiO2 CaO TiO2 Fe2O3
S1F3-det(1)_pt1 2.41 33.47 12.92 45.07 0.66 0.67 4.80
S1F3-det(1)_pt2 2.61 32.81 13.30 43.67 0.60 1.17 5.84
O mineral em destaque na imagem MEV da Figura 5.28 corresponde aos elementos típicos da fase ferrosa do rejeito. Tratam-se de grãos de pequenas dimensões, mais arredondados e rugosos, compostos essencialmente por óxidos de ferro (Tabela 5.18).
Figura 5.28 – Imagem MEV de mineral ferroso presente na amostra S1-F3. Tabela 5.18– Composições químicas (%) para grão mineral da amostra S1-F3.
SiO2 P2O5 CaO TiO2 MnO Fe2O3
S1F3-det(2)_pt1 3.39 2.33 0.89 1.83 91.56
S1F3-det(2)_pt2 2.02 2.13 3.60 92.24
Finalmente, a Figura 5.29 apresenta a imagem de um mineral típico de quartzo para os rejeitos em estudo, caracterizado por uma forma bastante angulosa e por uma baixa rugosidade superficial, sendo composto essencialmente por SiO2 (espectro indicado na
Figura 5.30). Este estudo de identificação mineralógica e morfológica dos minerais presentes nos rejeitos da Barragem B5 é complementado por diversas outras imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura, que estão apresentadas no apêndice E deste trabalho.
Figura 5.29 – Imagem MEV de mineral presente na amostra S1-A1.
Figura 5.30 – Espectro do quartzo (Figura 5.29) da amostra S1-A1 dos rejeitos.
Com base na avaliação global e integrada das características químicas, mineralógicas e morfológicas dos rejeitos em estudo, podem ser estabelecidas as seguintes conclusões de caráter geral:
• os rejeitos de flotação analisados são compostos essencialmente por óxidos de ferro e óxidos de sílica, ou seja, mais de 50% do rejeito possui ferro e sílica; • do ponto de vista mineralógico, os rejeitos são constituídos basicamente por
(magnetita, hematita, goetita), barita, pirocloro e suas interações e apatitas, além dos diversos tipos de argilo-minerais, como a montmorilonita e a vermiculita; • a densidade dos grãos obtida para os rejeitos analisados (média de 3,3) pode ser
justificada pela presença destes minerais: a baixa densidade dos grãos no caso das micas e quartzo em geral (aproximadamente 2,65) é compensada pela alta densidade dos grãos dos oxi-hidróxidos de ferro (aproximadamente 5,3). Por sua vez, as apatitas, outro dos importantes constituintes das amostras analisadas, apresentam uma densidade dos grãos aproximada de 3,3;
• as imagens MEV mostram que, de maneira geral, os grãos dos rejeitos são sensivelmente mais angulares que aqueles de solos granulares convencionais (areias) e uma significativa presença de micas e grãos de quartzo que, por sua vez, constituem os grãos com maiores dimensões;
• os minerais de ferro, indicados pela fase escura das imagens, constituem os grãos com menores dimensões;
• a presença conjugada e expressiva de compostos de ferro e de grãos de quartzo explicam a constituição essencialmente ferrosa e escura da parte fina do rejeito e a parcela mais clara e silicosa da parte mais grossa, respectivamente, como verificadas nas análises granuloquímicas previamente realizadas.