Caracterização do concentrado de ilmenita produzido na Mina do Guaju, Paraíba, visando identificar inclusões de monazita e outros contaminantes

Abstract

O presente estudo tem como proposta, identificar o modo como o mineral monazita se encontra no concentrado final de ilmenita. Este concentrado é o produto resultante do beneficiamento do minério extraído de depósitos do tipo pláceres, conhecidos como depósitos de areias pretas. Estes depósitos são formados por dunas litorâneas pertencentes à jazida do Guaju, no município de Mataraca-PB. Todo o processo de lavra e beneficiamento deste minério ocorre na Mina do Guaju, a qual é operada pela empresa Millennium Inorganic Chemicals do Brasil S/A, pertencente a Lyondell Chemical Company. A ilmenita é um mineral composto por óxido de ferro e titânio, FeTiO3. Quase toda a ilmenita produzida na mina é transferida para o processo de fabricação de pigmento. A exigência para o uso na fabricação de pigmento é de que o concentrado final de ilmenita tenha um teor mínimo de 53% de TiO2 e um teor máximo de 0,1% de P2O5, entre outras substâncias. A monazita é o principal mineral fonte de óxido de tório, que é radioativo. No processo de fabricação de pigmento, a monazita é um contaminante indesejado. De acordo com a proposta de trabalho, foi feito um estudo de caracterização mineralógica de amostras do concentrado final de ilmenita fornecidas pela empresa. Inicialmente foram feitas análises em lupa, onde muitos grãos de leucoxeno foram identificados. O leucoxeno é uma alteração da ilmenita que permanece com as mesmas características magnéticas e eletrostáticas, tornando impossível, assim, a sua separação no processo de concentração. Também foi verificada a existência de grãos de monazita liberados em pequenas quantidades neste concentrado, indicando uma provável ineficiência no processo de separação. Numa segunda etapa foram realizadas análises dos grãos de ilmenita com o uso de um Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) acoplado a um Espectrômetro de Dispersão de Energia (EDS), para permitir a determinação de elementos químicos na amostra. Esta análise teve como objetivo verificar a existência de inclusões de monazita nos grãos de ilmenita. Porém, o que se observou foi a existência de algumas inclusões de quartzo e de alguns vazios deixados, provavelmente, por inclusões arrancadas durante o processo de preparação das amostras. Alguns destes vazios apresentaram formas semelhantes a de cristais de monazita, indicando a possibilidade da existência de inclusões deste mineral. Entretanto, a quantidade de grãos com possíveis inclusões de monazita é muito pequena, sendo insignificante como contaminante do concentrado final. Embora alguns vazios se assemelhem à forma da monazita, nenhum dos resultados do EDS identificou vestígios de sua presença. Ao final deste estudo ficou evidente que a principal fonte de contaminação do concentrado final de ilmenita corresponde à monazita, a qual se encontra liberada neste concentrado. Desta forma, há a necessidade de se melhorar o processo de separação dos minerais, de modo que a quantidade de monazita no concentrado final seja a menor possível, não prejudicando o rendimento da recuperação de ilmenita.

This study aims to identify how the mineral monazite lies in ilmenite’s final concentrate. This concentrate is the resultant product of ore processing from placers deposits, knowledge as black sands’ deposits. These deposits are formed on the beach sands of Guaju’s bed, in Mataraca city. All the mining and the processing occur in the Guaju´s Mine, that’s operated by the Millennium Inorganic Chemicals do Brasil S/A, of Lyondell Chemical Company. The ilmenite is an iron-oxide and titanium mineral, FeTiO3. Almost all the ilmenite from Guaju’s Mine is transferred to pigment fabrication process. The pigment fabrication requires that the ilmenite´s concentrate have a minimum TiO2 (ilmenite) grade of 53% and a maximum P2O5 (monazite) grade of 0.1%. The monazite is the main thorium-oxide (ThO2) source mineral. In the pigment fabrication process the monazite is an undesired contaminant. In accordance with the work proposal, was made a study of mineralogical characterization of samples from final concentrate supplied by the company. Initially analyses in magnifying glass had been made, where many grains of leucoxene had been identified. The leucoxeno is an ilmenite’s alteration that remains with the same magnetic and electrostatic characteristics, this way making impossible its separation in the concentration process. Was verified the existence of free monazite grains in small amounts in this concentrate too. This indicates a probable inefficiency in the separation process. In one second stage analyses of ilmenite’s grains had been carried in Scanning Electron Microscope (SEM), connected to a Spectrometer of Dispersion of Energy (EDS), to allow the determination of chemical elements in the sample. This analysis had as objective to verify the existence of monazite’s inclusions in the ilmenite’s grains. However, the existence of some inclusions of quartz and some emptinesses left probably for inclusions pulled out during the sample preparation process was observed. Some of these emptinesses had presented similar forms to the monazite’s crystals, indicading the possibility of the existence of inclusions of this mineral. However, the amount of grains with possible monazite’s inclusions is very small, being insignificant as contaminant of the final concentrate. Although some emptinesses are similar to monazite’s crystals, none of the EDS’s results identified vestiges of its presence. At the end of this study it was evident that the main source of contamination of the ilmenite’s final concentrate corresponds to the monazite, which flows free in this concentrate. This way, this study shows the necessity of improving the minerals’ separation process in order to reduce the amount of monazite in the final concentrate, not harming the income of the ilmenite recovery.