Espectroscopia de reflectância difusa como ferramenta para o planejamento da lavra e controle de processo do caolim

Abstract

A alvura é o principal parâmetro de qualidade de um produto de caolim. Minerais contaminantes encontrados no caolim bruto podem prejudicar a qualidade do produto final. No caolim do Rio Capim, objeto deste estudo, os principais contaminantes são a hematita, a goethita e o anatásio. A utilização da alvura como parâmetro de qualidade do minério costuma acarretar problemas, pois cada contaminante possui características óticas e de processabilidade distintas, ambas dependentes do tamanho de partícula. A fluorescência de raios-X (FRX) também é insuficiente para caracterizar a qualidade do minério, pois apesar da sua exatidão ela não é capaz de identificar as fases mineralógicas. Neste trabalho foi desenvolvida uma técnica de espectroscopia de reflectância difusa (ERD) que, em conjunto com a FRX, é capaz de estimar a concentração de cada mineral contaminante em uma amostra levando em conta a variação das propriedades óticas com o tamanho de partícula. Novas formulações baseadas na teoria de Kubelka-Munk possibilitam a utilização da nova técnica a partir das mesmas pastilhas prensadas usadas para a medição da alvura. A utilização das informações fornecidas pela ERD em um modelo de mínimos quadrados parciais permite a predição da alvura final de uma amostra, facilitando assim o planejamento da lavra e reduzindo custos durante o processamento do caolim.

Brightness is the main quality parameter of a kaolin product. Contaminant minerals found in the crude kaolin may jeopardize the quality of the final product. In the kaolin of Rio Capim, object of this study, the main contaminants are hematite, goethite, and anatase. The utilization of brightness as a quality parameter for the ore tends to cause problems, as each contaminant has different optical characteristics and processability, both dependent of the particle size. The X-ray fluorescence (XRF) is also inefficient for characterizing the ore quality, for besides its accuracy it is not capable of differentiating between the mineralogical phases. In this work a new diffuse reflectance spectroscopy (DRS) was developed which, in conjunction with FRX, is capable of estimating the concentration of each contaminant mineral in a sample, taking into account the variation of optical properties with particle size. New formulations based on Kubelka-Munk theory allow the utilization of the new technique from the same pressed tablets used for brightness measurements. The utilization of the information provided by DRS in a partial least squares model allow the prediction of a sample’s final brightness, facilitating thus the mine planning and saving costs during the kaolin’s processing.