Por Jonathan Alves Gomes Ferreira Melo1 e José Margarida Silva2
A dissertação “Aumento do teor de ferro de produtos granulados por meio da remoção de minerais de ganga por tecnologia ore sorting” foi apresentada, em 2023, ao Programa de Pós- Graduação em Engenharia Mineral da Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Mineral. O trabalho analisa como a tecnologia ore sorting, para separação de minério por sensores, pode ser integrada às operações de mineração de ferro existentes ou novas, avaliando sua viabilidade técnica e econômica para o aumento do teor de ferro dos materiais, melhorando a lucratividade da operação e reduzindo seu impacto ambiental. As amostras de minério utilizadas nos ensaios e testes, com tamanhos entre 50 mm e 6,3 mm, foram obtidas junto às minas Abóboras e do Pico, respectivamente em Nova Lima e Itabirito (MG), do Complexo Vargem Grande da Vale.
Os testes realizados mostraram que é possível aumentar o teor de ferro dos granulados de minério de ferro por meio da rejeição de partículas de baixa massa específica. Foram obtidos acréscimos de até 5 pontos absolutos no teor de ferro, porém com baixas recuperações. Além da classificação de partículas de baixa massa específica, os sensores demonstraram capacidade para identificar e rejeitar contaminantes como metais, cerâmicas, borrachas e plásticos. Os estudos da avaliação econômica indicaram que, para os cenários avaliados, o VPL (Valor Presente Líquido) é negativo. Porém, quando comparado a um cenário de implantação de uma nova instalação para britagem do granulado de baixa qualidade, o resultado se torna mais atrativo.
Cenário Somado todo o minério rico (hematitas) com restrições à lavra a céu aberto, em jazidas no Quadrilátero Ferrífero, cuja explotação limita-se a métodos subterrâneos de lavra, têm-se valores da ordem de 1 Bt (Iuri Viana Brandi, em “Modelo conceitual de galeria subterrânea para explotação de minério de ferro no Quadrilátero Ferrífero, MG, Universidade Federal de Ouro Preto – NUGEO, 2012 – Projeto de Doutorado)”. Dessa forma, a expectativa é que, em futuro próximo, com a escassez da oferta de minérios ricos e granulados no mercado, principalmente no setor sudeste do Brasil, essas jazidas tornem-se foco de atividade de mina subterrânea, visto que os custos de transporte são significativos e não existe malha ferroviária do norte para a região centro-sul.
Em um estudo de tendência na indústria de minério de ferro, datado de 2008, o engenheiro metalurgista e consultor José Murilo Mourão, relata que o processo de exaustão das reservas conhecidas de hematita no Quadrilátro Ferrífero levará à escassez de granulados no futuro. Diante desse quadro de escassez, o autor diz ser preciso ter diretrizes que considerem o beneficiamento de minérios de pior qualidade (como itabiritos). Duas são suas recomendações: a primeira é destinar maiores investimentos em prospecção geológica, visando à descoberta de reservas com maiores percentagens de granulado e menores teores de impurezas; a segunda é estudar tecnologias de beneficiamento dos itabiritos e outros minerais de menor teor de ferro contido.
No caso da Vale, os produtos granulados possuem grande variabilidade quanto à qualidade química e distribuição granulométrica. Os principais parâmetros são o teor de ferro, massa retida em 31,5 mm e massa menor que 6,3 mm. A especificação desse produto para os processos contratuais e demandas operacionais flutua entre 59 e 65,5% de ferro, 2 a 20% maior do que 31,5 mm e finos (fração -6,3 mm) entre 5 e 30%. Os contaminantes variam de 3,5 a 9% de sílica; 1,1 a 2,5% de alumina e máximo de 0,11 de fósforo (Relatórios Vale, 2022).
Tecnologias
A SBS (Sensor Based Sorting) é o termo utilizado para todas as aplicações em que partículas analisadas são singularmente detectadas por um sensor e, em seguida, rejeitadas por separação mecânica, hidráulica ou pneumática, com base em critérios pré-estabelecidos na lavra ou no processamento mineral. Essa classificação por sensores pode ser utilizada de duas formas: ore sorting (análise partícula a partícula em monocamadas do transportador de correias) e bulk ore sorting (análise de grandes volumes através de sensores integrados a pás carregadeiras (Foto), escavadeiras ou transportadores de correias).
A pré-classificação por bulk sorting possui vantagens adicionais por ser uma maneira eficiente de lidar com incertezas de teor, particularmente quando a complexidade da geologia da mina dificulta a estimativa da qualidade, ajudando a mineração a atingir o grau de corte planejado e otimizar a extração do recurso. Além disso, para alguns bens minerais, a tecnologia ore sorting não seria economicamente viável para pré-concentração de alta tonelagem. Na Anglo American, o bulk ore sorting é aplicado na mina subterrânea de minério de ferro El Soldado, no Chile. Com capacidade de 500 t/h, a tecnologia melhorou a qualidade do minério por meio da pré-concentração, ainda na mina, dos lotes que são trazidos para a superfície. A Ferbasa, na mina Ipueira, de minério de cromo, na Bahia, tem instalação com vários equipamentos de pré-concentração por ore sorting.
O ore sorting é utilizado de forma ainda restrita na mineração de ferro, mas uma grande variedade de minerais e pedras preciosas, como diamantes, esmeraldas, tanzanita, minérios de cromo, ouro, níquel, platina e cobre oxidado podem ser detectados por meio de sensores ópticos. O método pode ser aplicado tanto na pré-concentração de minério quanto para a rejeição de resíduos e concentração de produtos não econômicos, mas apresenta limitações relacionadas à granulometria, tipo e liberação do material. A mina subterrânea de esmeraldas da Belmont, em Itabira (MG), emprega o ore sorting desde 2004, para a classificação dos fragmentos, usando sensores ópticos (material até 8 mm) e a laser (acima de 8 mm). A capacidade do classificador chega a 15 t/h, dependendo da faixa granulométrica de alimentação.
Minério de ferro
Os resultados dos testes piloto foram bastante promissores referentes à capacidade de classificação da tecnologia, mostrando ser possível aumentar em até cinco pontos absolutos o teor de ferro dos granulados. Para a avaliação econômica foi utilizada a amostra que representa o empobrecimento dos granulados da Vale, com 57% de ferro. A recuperação escolhida foi de aproximadamente 75% de massa, considerando aumento em 3 pontos absolutos no teor de ferro. Essa condição buscou aproximar a realidade operacional da usina em que diariamente existe uma busca para maiores teores de ferro.
A avaliação econômica indicou que a implantação do ore sorting para melhoria da qualidade do granulado, para a amostra coletada da Mina do Pico não é economicamente viável. A análise obteve VPL negativo, porém se torna mais atrativa em um cenário de implantação de uma nova instalação para britagem do granulado de baixa qualidade.
O ore sorter mostrou potencial em aumentar o teor de ferro em 2 a 3 pontos absolutos, com recuperação mássica de 70%, por meio da remoção de partículas mistas e de baixa massa específica. Mediante a calibração dos sensores de raios X é possível melhorar a qualidade do granulado, porém a custo de baixa recuperação mássica e rejeitos com elevados teores de ferro. O impacto da presença de finos foi negativo. Assim, após o peneiramento em 8,0 mm, foi eliminada a aglomeração das partículas que, em operações contínuas, pode empobrecer o concentrado, caso haja aglomerados com partículas de baixa massa específica.
Para minérios fora dos parâmetros utilizados, recomenda-se uma nova análise econômica, pois, para a realização desse trabalho, alguns parâmetros foram mantidos constantes como teor do concentrado, rejeito, recuperação mássica, tipos de associações minerais e capacidade da usina. Recomenda-se um estudo mais aprofundado para entender o impacto do ore sorting nessas variáveis. Além disso, o trabalho foi baseado somente na aplicação de classificação do granulado. Recomenda-se também o estudo para produtos da britagem terciária/quaternária, que se encontram no topo da cadeia produtiva e podem agregar mais valor à tecnologia.
