Caracterização química

A caracterização química compreende o conhecimento dos teores dos elementos de interesse bem como a associação desses elementos com os elementos de ganga, que no processo de lixiviação podem ser dissolvidos. Dada sua formação intempérica, os depósitos lateríticos de níquel apresentam uma grande variedade na composição bem como nos teores e na disponibilidade dos elementos para a lixiviação (BUTT e CLUZEL, 2013; WATLING et al., 2011).

WATLING et al. (2011) identificaram uma grande variedade na composição elementar dos minérios (Tabela III.4). A composição elementar tem grande importância, pois os teores dos elementos de interesse variam de acordo com o tipo de minério e sua facilidade de extração guiam os processos. Teores mais elevados de níquel (2,1%) foram encontrados em minérios lateríticos associados à esmectitas, cloritas e caolinita, com pequena quantidade de goethita, indicando características de minérios saprolíticos. Por outro lado, teores de níquel mais baixos (0,3-0,6%) estão associados a minérios limoníticos, onde além de maior presença de quartzo, a goethita se torna bastante presente (13-62%), sendo que o quartzo presente produz um efeito de diluição na amostra (WATLING et al., 2011).

Os minérios lateríticos de níquel, em suma, são caracterizados pelos baixos teores dos metais de interesse (Ni e Co) além de uma infinidade de elementos de ganga como Fe, Al, Mg, Cr, Mn e Na. Em minérios do tipo limonítico, a presença de ferro como elemento constituinte é comum sobretudo com teores acima de 40%, enquanto, em

minérios silicatados (saprolíticos) a presença de Si, Mg e Al é mais representativa (ELIAS, 2001).

Tabela III.4: Variação composicional dos minérios lateríticos de níquel do oeste australiano (Adaptado de WATLING et al., 2011).

Elemento Composição das amostras iniciais Mínimo (%) Máximo (%) Ni 0,39 2,1 Co 0,01 0,1 Fe 6,2 45 Cr 0,05 2,7 Mn 0,05 1,9 Mg 0,15 14 Ca 0,01 3,2 Al 0,51 12 Si 4,00 36 Na 0,05 2,7 K 0,01 0,45 Ti 0,04 0,12 S 0,01 0,49

Outros autores como HUNTER, HERRINGTON e OXLEY (2013), ANDERSEN et al. (2009) e PURON (2001) caracterizaram, assim como WATLING et al. (2011), os minérios de forma mais minuciosa. HUNTER, HERRIGNTON e OXLEY (2013) caracterizaram o minério da Turquia e observaram que sua composição é basicamente de Fe (27,5-31,7%), Si (11,6-19,2%), Al (2,13-2,18%) e Ni (1,11-1,48%). Outros elementos (Ca, Mg, Cr, Mn) também foram identificados porém em quantidades menores. O Fe é encontrado intimamente relacionado a partículas de goethita enquanto Si e Al podem ser encontrados tanto em partículas de silicatos quanto em substituição a Fe na estrutura dos óxidos.

ANDERSEN et al. (2009) caracterizaram três tipos de minérios (Turquia, Albânia e Filipinas) e verificaram para o minério turco que NiO pode representar até 4% associado a CoO em 0,3%. As partículas com elevados conteúdo de NiO estão associadas a conteúdos mais elevados de SiO2, CoO e MnO, enquanto partículas com

baixo conteúdo de níquel estão associadas a Cr2O3 e Al2O3. O minério de Devoli (Albânia) é bastante semelhante ao de Çaldağ (Turquia). Por outro lado, no minério das Filipinas o níquel encontra-se nas fases limoníticas, principalmente, na goethita e no óxido de manganês. Embora essa associação proporcione quantidades de NiO menores (0,8-1,2%) e CoO de até 0,14%, o SiO2 está correlacionado a FeO, MnO e NiO.

PURON (2001), por sua vez, caracterizou diversos horizontes do perfil laterítico desenvolvido de Moa Bay (Cuba) e verificou que há uma concentração de Fe e Ni para a fração granulométrica abaixo de 45m, enquanto alumínio e cromo se concentram nas frações maiores (+75m). Manganês e cobalto se concentram entre 830 e 75m. O Mn mostra ainda comportamento semelhante ao do Al e os conteúdos de Ni e Co no perfil menos desenvolvido são mais elevados e podem concentrar em frações diferentes.

Diversos outros autores também caracterizaram suas amostras de minérios lateríticos da Indonésia, China, Austrália, África do Sul, Turquia e Iran avaliando os teores dos principais elementos de interesse (Ni e Co) e também dos principais elementos de ganga (Fe, Si, Mg, Al) para o processos de lixiviação (LUO et al., 2015;

MACCARTHY et al., 2015; MOHAMMADREZA, MOHAMMAD e

ZIAEDDIN, 2014; PANDA et al., 2014; FAN e GERSON, 2013; THUBAKGALE, MBAYA e KABONGO, 2013; WANG et al., 2013; LIU et al., 2012; WANG et al., 2012; KAYA e TOPKAYA, 2011; LI et al., 2011; LIU, CHEN e HU, 2009; LUO et al., 2009; OXLEY, SIRVANCI e PURKISS, 2007). Esses autores aplicaram diferentes técnicas de quantificação, mas frequentemente utilizaram espectrometria de absorção atômica (EAA) e algumas vezes fluorescência de raios-X (FRX). Os resultados obtidos por esses autores corroboram aqueles apresentados por WATLING et al. (2011) para a composição química dos elementos (Tabela III.4).

Análises termogravimétricas foram realizadas por PANDA et al. (2014), FAN e GERSON (2013), KAYA e TOPKAYA (2011), LI et al., (2009), LUO et al. (2009) e PICKLES (2004) para minérios lateríticos de diversas origens (China, Indonésia, Turquia e Nova Caledônia). A tabela III.5 sumariza os eventos de perda de massa

observado por esses autores tanto para minérios limoníticos como saprolíticos, em função da presença e quantidade de fases oxidadas e silicatadas.

Tabela III.5: Eventos termogravimétricos identificados em minérios lateríticos.

Evento

Temperaturas de observação do evento (°C) PANDA et al. (2014) FAN e GERSON (2013) KAYA e TOPKAYA (2011) LI et al. (2009) LUO et al. (2009) PICKLES (2004) Remoção de Umidade (H2O) 104 40 130* 100 66 35-175 Remoção de água da estrutura 206 Desidroxilação da goethita 385 257 270 277 250-400 Desidroxilação da lizardita/serpentina 667 560 607 607 Recristalização da forsterita 812 807

Os eventos de transformações térmicas ocorrem em temperaturas semelhantes para alguns dos trabalhos acima. As discrepâncias estão relacionadas à composição químico- mineralógica bem como à cristalinidade dos minerais. A remoção de água de umidade ocorre em uma vasta região de temperatura (40-175°C). De acordo com PICKLES (2004) a umidade começa a ser removida em 35°C com máximo de remoção ocorrendo em 130°C, no entanto, pode haver ainda umidade (água) fortemente adsorvida que vai sendo removida lentamente até 250°C.

A transformação de goethita em hematita de acordo com a equação 3.1 ocorre em temperaturas de 385°C (SCHWERTMANN, SCHULZE e MURAD, 1992 apud LI et al., 2009) a 337°C (SWAMY, KAR e MOHANTY, 2003) para amostras cristalinas. LI et al. (2009) indicaram, portanto, que a decomposição da goethita em temperaturas menores ocorre devido à menor cristalinidade do mineral. A menor cristalinidade pode permitir maior associação de níquel a essa fase mineral.

2 FeOOH  Fe2O3 + H2O *

Interpretação do autor do presente trabalho

LI et al. (2009) demonstram ainda, através de difratogramas, a conversão de uma fase em outra de acordo com a temperatura de tratamento da amostra.

A desidroxilação da lizardita ocorre comumente em 607°C, sendo transformada em silicato de magnésio amorfo (FAN e GERSON, 2013; LI et al., 2009), porém o silicato amorfo é recristalizado em forsterita (Mg2SiO4) e enstatita (MgSiO3) (LI et al., 2009). O evento final observado em 800°C consiste na recristalização da forsterita (FAN e GERSON, 2013; LUO et al., 2009).