Obtenção do concentrado de ferro presente no rejeito

4.3.4 Obtenção do concentrado de ferro presente no rejeito

O rejeito proveniente do beneficiamento do minério na Pilha de Xingu apresenta em sua composição vários elementos químicos, como já apresentado na Tabela 4.2. No entanto, pode- se concluir que, em todas as amostras, efetivamente o rejeito é composto de ferro (Fe) e sílica (SiO2). Considerando, agora, apenas esses dois elementos, é predominante o material ferro, variando sua porcentagem na composição, entre todas as amostras, de 41,53% na amostra 7 até 60,26% amostra 3. Como na média, o ferro está presente em mais de 50% na composição do rejeito, fica claro que o comportamento do mesmo pode ser bastante diferente de uma areia quartzoza composta basicamente de sílica. Logo, para avaliar a mudança no comportamento devido à composição química foi feita uma separação do ferro dos demais componentes do rejeito.

Para a obtenção do concentrado ferro foi escolhida, entre as três amostras já selecionadas para o cisalhamento direto, a amostra coletada no ponto 10. Essa amostra apesar de possuir a menor porcentagem de ferro (47,06%) entre as três (53,40% na amostra 02 e 47,40% na amostra 06) foi escolhida por apresentar a curva granulométrica intermediária.

Dessa forma, poder-se-ia ter uma idéia mais clara da influência da granulometria do ferro puro e dos demais componentes na granulometria final da amostra, comparando-se essas curvas com os limites granulométricos superior (ponto 06) e inferior (ponto 02) escolhidos. A verificação da granulometria do ferro presente no rejeito é muito importante para que se possa entender melhor a segregação hidráulica que ocorre em barragens de rejeito. Como o ferro possui uma densidade real dos grãos muito alta, dependendo da granulometria, a deposição pode ocorrer não só por separação granulométrica, como também pelo peso das partículas. O entendimento dos modelos de segregação, por sua vez, é fundamental para que se possa avaliar melhor os parâmetros de projeto de barragens de rejeito.

O ensaio de separação do concentrado de ferro foi executado no laboratório de geotecnia da Universidade Federal de Ouro Preto, na cidade de Ouro Preto, Minas Gerais. Esse tipo de separação pode ser executada por vários métodos, dependendo da quantidade de material a ser separado e da composição química do material. Para menores quantidades pode ser utilizada a separação por líquidos densos ou pelo equipamento denominado Franzs. Já para maiores volumes, é mais recomendável a utilização de uma mesa vibratória mesmo diante de um menor refinamento da análise. Quanto à composição, materiais que apresentam algum elemento magnético podem previamente sofrer uma separação magnética.

No caso do material da Pilha do Xingu, sobre cada fração separada deveriam ser realizados não só os ensaios de caracterização como também os ensaios de cisalhamento com os mesmos carregamentos e nas mesmas densidades em que foram ensaiadas as curvas dos pontos 02, 06 e 10. Para tanto foi necessário separar um volume considerável de material. Considerando o volume a ser separado, o método escolhido para a separação foi a mesa vibratória.

Como o principal elemento químico da amostra é o ferro, antes da utilização da mesa foi feita uma separação magnética com imã, de forma a já levar para a mesa o material livre de magnetita. Para a separação do restante do material, então, foi utilizada a mesa vibratória chamada Mesa Wilfler. Uma análise visual do material já processado pela mesa vibratória mostrou que a separação não chegou a atingir 0% de concentração de ferro na amostra predominantemente de sílica. Foi obtido um concentrado de ferro e um material visualmente com maior porcentagem de sílica, porém ainda com grãos de ferro.

As frações separadas foram então submetidas aos ensaios de caracterização (determinação da densidade real dos grãos e análise granulométrica) e aos ensaios de cisalhamento direto.

As dez amostras coletadas na Pilha de Xingu foram encaminhadas ao laboratório para determinação da densidade real dos grãos e também para a análise granulométrica. Da mesma forma, as frações resultantes do processamento foram ensaiadas, obtendo a densidade real dos grãos e a curva granulométrica para o concentrado de ferro e para o restante do material. Para padronizar uma nomenclatura para as frações separadas, as próximas referências às mesmas serão feitas chamando o concentrado de ferro de amostra 10-A e o restante do material separado na mesa vibratória de amostra 10-B.

A determinação da densidade real dos grãos também foi executada conforme a Norma brasileira NBR 6508 (ABNT, 1984). Quanto a análise granulométrica, foi executado apenas o peneiramento fino, dispensando-se o ensaio de sedimentação. Optou-se por executar apenas o peneiramento fino em função dos resultados obtidos para as dez amostras já ensaiadas, onde a quantidade de material em suspensão na sedimentação foi muito pequena. A análise granulométrica, mais especificamente o peneiramento fino, foi executado de acordo com as Normas brasileiras NBR 6457 (ABNT, 1986) e NBR 7181 (ABNT, 1984) e a classificação granulométrica dos materiais foi feita de acordo com a Norma brasileira NBR 6502 (ABNT, 1993a). A Tabela 4.6 apresenta os resultados obtidos na análise granulométrica das amostras 10-A e 10-B. Da mesma forma que na Tabela 4.4, os valores em porcentagem que aparecem na Tabela 4.6 são da porcentagem de material que passa em peneiras com abertura igual ao diâmetro indicado em cada linha. As curvas granulométricas, por sua vez, são apresentadas na Figura 4.7. Por fim, a Tabela 4.7 apresenta os valores encontrados no ensaio para determinação da densidade real dos grãos e também as porcentagens de areia fina, média e grossa para cada amostra.

Tabela 4.6 – Resultado da análise granulométrica – Amostras 10-A e 10-B

Peneira (#) Diâm. (mm) Amostra 10-A (%) Amostra 10-B (%) 20 0,960 92,72 97,51 40 0,420 76,73 82,55 60 0,240 51,60 59,77 100 0,150 24,63 35,82 200 0,074 6,64 6,67 A análise química para determinação exata da porcentagem de ferro nessas duas amostras não foi executada. No entanto, a análise química e os ensaios para determinação da

densidade real dos grãos para as dez amostras coletadas na Pilha de Xingu permitiram estabelecer uma relação linear entre essas duas características do rejeito. Essa relação está apresentada na Figura 4.4. Para os dez pontos ensaiados, a equação da reta que define a relação entre a porcentagem de ferro e a densidade real dos grãos é expressa pela função apresentada na Equação 4.1. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0,01 0,10 1,00 10,00

Diâmetro das partículas (mm)

P o rcen ta g e m p assan te Am. 10-A Am. 10-B

Figura 4.7 – Curvas granulométricas - Frações resultantes do processamento na Mesa Wilfley

Tabela 4.7 – Caracterização das amostras 10-A e 10-B

Amostra 10-A Amostra 10-B

Densidade real dos grãos

(g/cm3) 4,49 3,23 Areia fina (%) >34 >44 Areia média (%) 44 40 Areia grossa (%) 16 10 % finos 7 7 D50 (mm) 0,235 0,203

Antes de aplicar essa equação para os valores de densidade real dos grãos encontrados para as amostras 10-A e 10-B, foi feita uma verificação do ajuste dessa curva para os valores

extremos de porcentagem de ferro, ou seja, 100% e 0% de Fe. Considerando que o material fosse composto apenas de Fe e SiO2, quando na fórmula acima se entrasse com o valor 0% de Fe, o valor de ρs encontrado deveria ser o valor da densidade real da sílica, que varia entre 2,6 e 2,7 g/cm3. Já para uma concentração de 100% de Fe, o valor deveria ser o valor de ρs do Fe que é da ordem 5,7 g/cm3. A equação acima forneceu valores de 2,17 g/cm3 para o caso 0% de Fe e 5,97 g/cm3 para o caso 100% de Fe.

Aplicando-se essa equação para os valores de densidade real dos grãos encontrados para as amostras 10-A e 10-B, pode-se obter a porcentagem de Fe presente nas mesmas. Assim, para a amostra 10-A o valor obtido é de 60,9% de Fe. Já na amostra 10-B a concentração de Fe é de 27,8%. Por outro lado, existe uma função teórica que representa a relação entre o %Fe e ρs e que foi apresenta na Equação 4.3. Calculando-se as porcentagens de ferro das amostras 10-A e 10-B através da Equação 4.3, com os valores de ρs obtidos em laboratório, obtém-se 59,7% para a amostra 10-A e 17,7% para a amostra 10-B. Isso vem comprovar a análise visual, onde foi possível perceber que a separação não conseguiu formar um concentrado 100% de Fe.

Os valores obtidos com as duas equações apresentam algumas discrepâncias, sendo maiores quando o valor de ρs é menor. Assim, equações teórica e de laboratório não devem ser utilizadas para se avaliar a porcentagem de ferro existente em uma amostra. As mesmas servem como uma estimativa da concentração de Fe, mas a concentração deve ser sempre determinada por uma análise química.