PROJETO: Metalurgia do Ouro

ESCOPO DO PROJETO

Preparado por

Pedro Henrique

Rosinete Menezes

Tiago Antunes

Verso 1.0

Aprovado por Data 05/08/2011

1. PATROCINADOR

O patrocinador designado para o projeto o Sr. Marcio Wagner Batista dos Santos, que

responde pela Diretoria da Organizao.

2. GERENTE DO PROJETO, RESPONSABILIBIDADES E AUTORIDADE.

O Gerente designado para a conduo do projeto ser o Sr. Pedro Henrique Pereira

Silva, e ter como atribuies garantir as propriedades estabelecidas para o minrio de

Ouro, dentro do padro de qualidade acordado e das premissas e restries mapeadas.

Sua autoridade total na esfera do projeto, estando subordinado ao Patrocinador e ao

Comit Executivo estruturado para o projeto.

3. TIME DO PROJETO

O responsvel pela total elaborao do projeto ser o Sr. Pedro Henrique Pereira Silva,

que ter o suporte de tcnicos e engenheiros da organizao.

4. DESCRIO DO PROJETO

O projeto a ser detalhado consiste em determinar o melhor processo de beneficiamento

(fragmentao, classificao e concentrao), tratamento e refino para o minrio que

acaba de ser prospectado o Ouro o qual tem as seguintes caractersticas:

Minrio primrio nativo e o secundrio associado com complexos metlicos.

Alto grau de pureza (85% a 95%) na forma nativa.

Tem boa condutividade eltrica;

O ouro nativo de cor amarela, podendo assumir outros tons ao formar ligas com

outros minerais.

um metal denso e dctil.

um bom condutor de calor e eletricidade.

5. OBJETIVO DO PROJETO

Determinar os processos de extrao, cominuio, classificao e concentrao,

tratamentos e refino para a metalurgia do ouro.

6. FATORES DE SUCESSO DO PROJETO

Qualidade das informaes tcnicas sobre a metalurgia do ouro;

Complexidade dos processos a serem desenvolvidos;

Efetividade dos processos estabelecidos;

7. PREMISSAS

Devera ser implantado um processo para fragmentar, classificar e concentrar o

minrio de ouro;

Os processos de beneficiamento devero ser estruturados na organizao.

Para o projeto, devero ser designadas pessoas chaves de cada uma das reas

da organizao, tais como tcnicos e engenheiros de minerao.

13. ORAMENTO DO PROJETO

PRINCIPAIS ETAPAS DATAS CUSTOS

Planejamento 21/06/2010 R$ 4 000 000,00

Levantamento das informaes tcnicas 20/07/2010 R$ 600 000,00

Diagnostico das demandas organizacionais 20/08/2010 R$ 3 000 000,00

Proposta de solues 20/09/2010 R$ 1 000 000,00

Implantao do beneficiamento 20/10/2010 R$ 1 000 000,00

Procedimentos corporativos 20/11/2010 R$ 300 000,00

Treinamentos 20/12/2010 R$ 600 000,00

Aquisio de equipamentos 28/12/2010 R$ 10 000 000,00

TOTAL R$ 20 500 000,00

8. DETALHAMENTO DO ESCOPO E ESTRATGIAS DE EXECUO

O minrio prospectado Ouro possui as seguintes caractersticas:

De acordo com as caractersticas do minrio de ouro indicamos alguns mtodos para

o processo de beneficiamento (Vide Imagens):

Mineralogia do Ouro

Smbolo: Au Nmero atmico: 79 Peso especfico 19

dureza de 2,5 a 3. Utilizado em ligas preciosas: (jias, moedas, eletrnicos, aparelhos de preciso e

cosmticos.

O ouro ocorre na forma: Nativa; Formando complexos teluretos tais como: Silvanita: (Au,Ag)Te, Crennerita: (Au,Ag)Te, Calaverita: AuTe2, Petzita (Ag,Au)2Te, Muthamannita

(Ag,Au)Te, Nagyagita Au,Pb sulfo-telureto. O ouro nativo quando contem bismuto denominado maldonita (Au2Bi). O Ouro tambm ocorre associado a Se, Bi e Sb.

Os processos de cominuio

As principais etapas de lavra de ouro de forma subterrnea incluem: abertura de shafts ou boca da mina, perfurao, desmonte por explosivos, e transporte at a usina de

processamento. O tratamento das rochas portadoras de ouro incluem em geral, britagem, moagem, gravimetria, flotao, classificao e cianetao.

1. Circuitos de britagem: Apresentam peculiaridades em funo, principalmente,

das caractersticas de alta abrasividade e resistncia alta britagem e moagem,

dos minrio/ aurferos brasileiros. executada em circuitos multiestagiados que

incluem combinaes de britadores de mandbulas ou giratrios em grandes

operaes, alm de britadores cnicos secundrios e tercirios. Britadores de

impacto so largamente empregados, pois apresentam uma combinao favorvel

de relaes de reduo e capacidades muito altas. Circuitos configurados com

britadores de impacto apresentam assim alta capacidade e menor nmero de

estgios, se comparados a outros tipos de britadores.

1.1 Britador de mandibulas

2.1 Moinho de bolas

2. Separao/concentrao gravtica ou gravimtrica: Mtodo que apresenta

bons resultados com baixo custo. O processo se baseia na diferena de

densidade existente entre os minerais presentes, utilizando-se de um meio fluido

(gua ou ar) para efetivar a separao/concentrao, os equipamentos

tradicionalmente utilizados so os jigues, mesas vibratrias, espirais, cones e

sluices. O mtodo adotado na produo de ouro, ilmenita, zirconita, monazita,

cromita, cassiterita etc.

jingue

3. Separao magntica: A propriedade determinante nesse processo a

suscetibilidade magntica. Baseado nesse fato, os minerais podem ser divididos

em 3 grupos, de acordo com o seu comportamento quando submetidos a um

campo magntico (natural ou induzido): ferromagnticos (forte atrao),

paramagnticos (mdia e fraca atrao) e diamagnticos (nenhuma atrao). Os

processos podem ser desenvolvidos via seca ou via mida. Os equipamentos

mais utilizados so os tambores, correias, rolos, carrossis e filtros. A separao

magntica adotada na produo de minrio de ferro, areias quartzosas,

feldspatos, nefelina sienitos, etc.

4. Flotao: Atualmente, a flotao o processo dominante no tratamento de quase

todos os tipos de minrios, devido sua grande versatilidade e seletividade.

Permite a obteno de concentrados com elevados teores e expressivas

recuperaes. aplicado no beneficiamento de minrios com baixo teor e

granulometria fina. O processo se baseia no comportamento fsico-qumico das

superfcies das partculas minerais presentes numa suspenso aquosa. A

utilizao de reagentes especficos, denominados coletores, depressores e

modificadores, permite a recuperao seletiva dos minerais de interesse por

adsoro em bolhas de ar. Os equipamentos tradicionalmente adotados se

dividem em 2 classes, mecnicos e pneumticos, dependendo do dispositivo

utilizado para efetivar a separao. A flotao adotada na produo de areias

quartzosas de elevada pureza, cloretos, feldspatos, fluorita, fosfatos, magnesita,

sulfetos, talco, mica, berilo, etc.

Clula de flotao

5. Classificao: o processo de separao de partculas por tamanho. A

classificao opera, geralmente, junto com as etapas de fragmentao. A

classificao de partculas controla os tamanhos que so gerados no processo de

fragmentao e tem como objetivos principais:

a. Verificar se o tamanho das partculas do minrio est dentro das

especificaes de mercado. Esse um objetivo da classificao muito

utilizado para os minerais de uso direto na indstria, como a brita e a areia

para a construo civil;

b. Verificar se a granulometria produzida nos equipamentos de fragmentao

atingiu o tamanho no qual as partculas dos minerais de interesse (teis) j

se separaram fisicamente dos outros minerais que esto no minrio.

c. Os equipamentos de classificao mais comuns so:

Peneira vibratria

Classificador espiral

Os minrios do tipo paleopeaceres associados a sulfetos(Mina de Jacobina) so processados atravs de britagem primria, secundria e terciria. A seguir sofre moagem e atravs de bombeamento, o minrio classificado por hidrociclones, cujo underflow

reconduzido aos moinhos compondo a carga circulante e o overflow encaminhado para o espessador. A polpa proveniente do espessador alimenta o circuito de lixiviao,

composto por sete tanques agitados mecanicamente; a polpa formada passa por pachucas (tanques) agitadas por meio de aerao. Aps ser lixiviada, a polpa passa por tanques mecanicamente agitados e instalados em srie.

O ltimo tanque descarrega a polpa em uma peneira linear cujo passante transferido

para uma caixa e bombeado para a barragem de rejeito. A mistura polpa/carvo (CIP)

transferida para uma peneira vibratria para separao da carvo da polpa. Aps ter sido

totalmente tratado, transfere-se o carvo para a coluna de eluio. A coluna de eluio

contem o carvo rico em ouro e uma soluo alcalina composta de gua, hidrxido de

sdio e cianeto de sdio. A soluo eluda encaminhada para o tanque de estocagem e

posteriormente enviada para eletrlise.

O processo de cianetao

O processo de cianetao consiste na adio de cianeto, sob a forma de solvente liquido, em uma soluo contendo minrio de ouro advindo dos processos de cominuio, classificao e tratamento pr-oxidativo. O uso de cianeto baseia-se na capacidade do

mesmo em formar complexos com o ouro, principalmente o dicianoaurato Au (CN)-2, resultado da seguinte equao global:

Na cianetao usa-se sais de cianeto, tais como NaCN, KCN e Ca(CN)2. No entanto, o on cianeto liberado atravs da dissoluo do sal, hidrolisa-se e forma o cido ciandrico

(HCN), de acordo com a equao abaixo:

O cido ciandrico apresenta uma elevada presso de vapor, fato que favorece a

formao do gs ciandrico HCN-, o que implica em perdas de reagentes e exposio do meio a um gs muito toxico. Sendo assim, a cianetao dever ocorrer em condies que minimizem o aparecimento desse gs (geralmente um Ph em torno de 10,5).

Tratando-se da extrao do ouro, importante destacar que o referido metal um componente percentualmente menor se comparado com os demais constituintes do

minrio. Esto presentes poucas gramas de ouro em cada tonelada de minrio tratada e, ainda que as condies termodinmicas sejam favorveis a cianetao do ouro, outros metais tambm so lixiviados (Ag, Hg e Cu so bons exemplos).

Os sulfetos so comuns em minrios de ouro, e durante a cianetao se decompe e

formam dois tipos de contaminantes: Os ctions metlicos, e compostos contendo enxofre. Alguns dos compostos citados anteriormente podem ocorrer em teor superior ao do ouro (% v.s. g/t), provocando um grande consumo do agente lixiviante (cianeto). A

pirita (FeS2) o mais comum e a pirrotita (Fe1-xS) um dos mais reativos.

A formao de cianocomplexos de ferro, principalmente Fe(CN)4-6 e Fe(CN)3-6, tambm acarreta um consumo elevado de lixiviante, em uma proporo de 6CN/1Fe. Os sulfetos de cobre so relativamente frequentes nos minrios de ouro. O principal

complexo de cobre formado nas condies normais de cianetao o Cu (CN)2-3 a uma razo de 3CN/1Cu, caracterizando um alto consumo de cianeto causado por pequenos

teores de cobre solvel no minrio. O Cu passa por todos os estgios de tratamento do ouro, podendo estar at mesmo no bullion, havendo assim a possiblidade de se lixiviar os referidos sulfetos com cianeto.

O processo de cianetao envolve muitas variveis, tais como a concentrao de oxignio, de cianeto, de outros metais, a temperatura e o Ph.

Vale destacar que:

Valores altos de Ph acima de 9.2- devem ser mantidos durante o processo,

para se evitar o surgimento do gs ciandrico. Em geral usa-se um valor de Ph

entre 10,5 e 12;

A velocidade da cianetao aumenta gradualmente conforme a temperatura

se eleva, no entanto, valores superiores a 85c diminuem a solubilidade do

oxignio, decompe o cianeto e eleva a reatividade qumica dos minerais de

ganga Fe, Cu, As, S, Sb, Zn, Hg-

Levando-se em considerao que 50% dos custos operacionais da metalurgia do ouro

so gastos nos processos anteriores a lixiviao -cominuio, classificao, concentrao, etc.- o que torna a perda da extrao nessa etapa (cianetao) um grande

prejuzo, j que os gastos no so revertidos em resultados de produo (lucro). Para minrios no refratrios de ouro, o cuidado com a eficincia ainda mais necessria.

Visando-se a separao do ouro em relao ao cianeto, os cianocomplexos so submetidos a diversos tratamentos, sendo o processo com carvo ativado um dos mais

eficientes. Carvo ativado C. A.- uma denominao dada a uma grande quantidade de materiais carbonosos amorfos com elevada superfcie especfica -1200 m2/g- resultante da grande quantidade de poros na estrutura. A matria-prima empregada na

fabricao do carvo ativado influencia na aplicao final do mesmo. Em geral o Carvo ativado utilizado na metalurgia do ouro efeito base de casca de coco.

Industrialmente o uso de carvo ativado baseado em trs etapas, so elas:

1. Carregamento: Adsoro dos cianocomplexos -Au(CN)-2- nos poros do

carvo ativado;

2. Eluio: Dessoro do metal precioso, originando um licor concentrado;

3. Produo: Extrai-se o metal do licor atravs de eletrolise ou cementao com

zinco.

A adsoro do ouro pelo carvo ativado consiste na captao das partculas de ouro pelos poros do C.A. e afetada por diversos fatores, tais como:

A eficincia de mistura da polpa, j que a adsoro alterada pela

velocidade da das ps de mistura;

A densidade da polpa, pois o aumento na porcentagem dos slidos contidos

no licor diminui a adsoro do ouro;

A temperatura, pois a reao exotrmica;

A concentrao de ouro, j que quanto maior a concentrao de ouro na

polpa proveniente da cianetao, maior ser a capacidade de adsoro;

O oxignio dissolvido, pois o aumento na concentrao de O2 na polpa

implica em um aumento de CN oxidado, fato que diminui a quantidade de cianeto

livre, melhorando a adsoro do ouro.

As polpas provenientes da cianetao contem, alm do ouro, complexos de outros metais Ag, Hg, Cu, Ni, Fe, Zn- que tambm so adsorvidos, em menor proporo, no carvo ativado. Alguns destes constituem importantes subprodutos do ouro, como o caso da prata e do cobre, enquanto outros so considerados impurezas. A sequencia de preferencia de adsoro dos complexos usualmente encontrados :

Dentre os vrios mtodos de utilizao do C.A., utilizaremos o C.I.P. (Carbon in pulp = Carvo em polpa). No C.I.P. o licor proveniente do circuito de lixiviao flui por gravidade

para tanques com agitao mecnica, no qual contactada em contracorrente com carvo ativado. No 1 estagio o C.A. com maior carregamento entra em contato com a

polpa mais rica em ouro, j no ultimo estgio o C.A. menos carregado entra em contato com o licor menos concentrado. No transbordo de cada tanque h uma peneira para reter as partculas de carvo, permitindo apenas a passagem da polpa mais fina. Essa

operao de grande importncia, pois o manuseio e transporte incorreto do carvo entre os estgios, com consequente gerao de finos, constitui o principal meio de perda

de ouro no circuito de adsoro.

O carvo retirado dos estgios de adsoro lavado e ento alimenta a coluna de

dessoro. Comea ento a eluio, tcnica baseada na transferncia de massa de um composto solvel em ouro, promovida por um gradiente de concentrao e altas temperaturas, que pode ocorrer atravs dos seguintes processos:

Zadra atmosfrico;

Zadra sob presso;

Precondicionamento com cianeto e eluio com agua deionizada (AARL);

Zadra com uso de solventes;

Processo Micron Reasearch.

Mas vamos avaliar apenas os trs primeiros. 1. No processo zadra atmosfrico a eluio feita atravs do fluxo ascendente

de uma soluo de 0,1-0,2% de NaCN /1% de NaOH, aquecida a 85C-95C em

uma coluna de ao carbono, tudo sob presso atmosfrica. A soluo resultante

o eluato- alimenta a etapa de recuperao do ouro. Esse processo dura de 24 a

72 horas, dependendo do carregamento de carvo.

2. No mtodo zadra sob presso a eluio feita com uma soluo de 0,1% de

NaCN e 1% de NaOH, na faixa de 120C-140C e de 3 a 5 atm. de presso. Com

isso o tempo reduzido para 8 a 14 horas, no entanto os gastos so bem

maiores.

3. No processo AARL o carvo acondicionado com 0,5 bv de uma soluo

contendo 1% de NaCN e 5% de NaOH durante 30 minutos, seguido de eluio

com 5 bv de agua deionizada a 110C e uma faixa de 1,7 a 2 atm. de presso. O

tempo mdio do processo de 8 a 14 horas.

A reativao trmica do carvo deva ser feita periodicamente para restaurar as

propriedades adsortivas do carvo ativado. Essa reativao necessria devido ao fato de que impurezas tais como matria orgnica, silicatos ou carbonatos- se acumularem nos poros do carvo e no serem removidos durante a eluio, diminuindo a sua capacidade de adsoro.

A imagem a seguir resume boa parte da metalurgia do ouro:

O processo de eletro recuperao do ouro j conhecido desde o sculo XIX.

Entretanto, o uso de clulas inadequadas para o tratamento de solues diludas provenientes da lixiviao, aliado ao sucesso do processo Merril-crowe, de precipitao do ouro com p de zinco, retardou a ampla utilizao do processo eletroltico para a

recuperao do ouro contida nas solues oriundas da lixiviao. Foi somente na dcada de 50, quando Zadra desenvolveu uma clula eletroltica,

adequada ao tratamento de solues diludas que juntamente com advento da tecnologia de tratamentos dos licores provenientes da lixiviao por absoro/desoro em carvo ativado, produzindo solues com cerca de 50 a 2000 ppm de ouro, que o processo de

eletrorecuperao do ouro a partir de solues provenientes da eluico do carvo ativado se fundiu. Hoje esse processo amplamente utilizado preferido em relao aos demais

processos as usinas em geral operam com pelo menos duas clulas eletrolticas em serie para garantir uma recuperao elevada do ouro.

Princpios da eletro recuperao

Numa clula eletroltica, para que uma determinada reao eletroqumica em meio aquoso possa ocorrer, necessrio que a diferena de potencial aplicada entre o anodo e o catodo exceda o valor do potencial reversvel das reaes catdicas e andica sejam

suficientes para vencer a queda hmica, devido resistividade do material. Refino do ouro

Os processos do refino do ouro geralmente plicados em escalas industriais so:

Processo de cloretao Miller

Processo Whlwill O refino do ouro por cloretao foi originalmente desenvolvido por Francis B. Miller

na casa da moeda em Sidney, Austrlia e por ele patenteado em junho de 1867.

O processo de cloretao Miller consiste basicamente em borbulhar gs cloro atravs do ouro fundido, convertendo as impurezas metlicas em, geralmente prata

metais de base (cobre, ferro, zinco e chumbo) em seus respectivos cloretos que sendo mais leves flutuam na superfcie do ouro fundido, de onde so faci lmente tirados.

Embora seja possvel refinar-se o ouro de qualquer liga natural ou artificial, com

exceo de ligas de ouro com apreciveis quantidades de metais do grupo da platina, o processo de cloretao usualmente empregado no refino do bullion de ouro - ouro

semi-refinado produzido nas fundies das mineraes. O processo de cloretao Miller pode ser usado para produzir ouro de pureza igual

ou mesmo superior a 99,99%. Todavia a baixa atividade dos traos remanescente das

impurezas cobre e prata principalmente, quando o processo de cloretao chega prximo ao fim, resulta em uma proporo sempre crescente da reao cloro com o ouro. O

cloreto de ouro sendo voltil pode acarretar perdas de ouro e, consequentemente requer aparelhagem sofisticadas, para a sua recuperao. Isso torna o processo oneroso. Da o processo cloretao Miller ser geralmente recomendado para a obteno do ouro

monetrio. Resumidamente o processo consta de:

Fuso do ouro com adio de fundentes

Injeo controlada de gs cloro

Remoo das impurezas em forma de cloretos

Verificao do final do refino

A extrao do ouro e o meio ambiente

A lavra de ouro ocorre com elevados ndices de remoo ou produo de estril. Os

estreis da minerao geram resduos provenientes da explorao mineral, medidos em

toneladas de estril por tonelada de ROM (run of mine). H atualmente inmeras

iniciativas de aproveitamento de rejeitos de minerao, como finos e outros, que devem

se multiplicar, tanto por razes econmicas (retorno sobre investimentos em valorizao)

quanto por razes ambientais (minimizao de resduos). um campo promissor de

pesquisa que pode ser associado aos estudos sobre ecologia industrial, ou seja, o

estudo dos fluxos de matria e energia em processos industriais.

Os processos de flotao e de lixiviao de pilhas consomem menos de 0,5m de gua

por tonelada de minrio tratado (informao obtido em empresa de minerao). A gua

usada freqentemente molhando as estradas e as pilhas de minrios. O risco de

degradao ambiental nas drenagens baixo , podendo haver assoreamento pela

deposio de slidos. Os projetos de minerao de ouro procuram reciclar a gua a partir

de barragens, sendo que o custo de construo das mesmas pode representar at 30%

do investimento total do projeto de minerao.

A utilizao de tcnicas de beneficiamento pode contribuir, se mal utilizadas, para uma

poluio do ar, solo e rios. So exemplos:

Amalgamao de ouro com mercrio;

Efluentes dos processos de flotao lanados em rios contendo reagentes qumicos

como:

amnia, sulfetos e metais pesados, entre outros;

Alto teor de partculas finas lanadas no ar nos processos de britagem e moagem a

seco.

Mina em Paracatu-Mg

Lago da MRP ,Paracatu-Mg

Aspectos Econmicos

O Brasil, possui cerca de 15 minas em atividade com produo superior a 100 kg/ano, sendo que duas delas Morro do Ouro (Rio Paracatu Minerao) e Cuiab (Anglogold Ashanti), atingiram em 2009, individualmente, uma produo superior a 10 toneladas/ano. Alm dessa mina, pode-se destacar as minas, Fazenda Brasileiro - BA ,

Serra Grande GO Jacobina BA, Chapada GO e So Francisco MT todas com produo superior a 3 toneladas/ano

A economia brasileira sempre teve uma relao estreita com a extrao mineral.

Desde os tempos de colnia, o Brasil transformou a minerao - tambm responsvel por parte da ocupao territorial - em um dos setores bsicos da economia nacional. Atualmente, responsvel por trs a cinco por cento do PIB (Produto Interno Bruto).

Em 2007 as importaes brasileiras de ouro foram de U$ 810 mil. As transaes comerciais neste ano registrou um saldo positivo de U$ 794,8 milhes. Em 2006 o saldo

positivo foi de U$ 662,7 milhes e em 2005, U$ 459,2 milhes.

As exportaes brasileiras de ouro em 2007 atingiram U$ 795,7 milhes equivalentes a 36t. manufaturados representam 99,4%. exportaes foram os Estados Unidos(93,0%) e o Reino Unido (6,0%). As exportaes de jias atingiram em 2007, U$

1,333 bilho; em 2006 foi de U$ 1,162 bilho.

Reservas

As reservas mundiais de ouro so de cerca de 90 500 toneladas por ano, donde o Brasil detm cerca de 1,9 % (ou 1720 toneladas por ano, 10 maior reserva). A produo ao

redor do globo vale cerca de 2 500 toneladas por ano, e o Brasil contribui com cerca de 1,6% (ou 40 toneladas por ano, 14 maior produtor).

De acordo com as perspectivas de produo e consumo atuais, todo o Ouro

existente na Terra deve durar at 2042, ou seja, pelos prximos 32 anos.

Em 1995, a CVRD anunciou a descoberta de 150 toneladas de novas reservas de ouro em Serra Leste, no Estado do Par, onde planeja implantar uma nova mina com capacidade para produo de 10 t/ano, com estimativa de investimentos da ordem de

US$ 250 milhes.

Em 1996, seguindo a tendncia de crescimento do ano anterior, verificou-se um incremento nas reservas brasileiras de ouro, fato decorrente da apropriao de valores

correspondentes reavaliao de reservas de jazidas que j se encontravam em processo de lavra, e de novas reas cujos relatrios de pesquisa foram aprovados na

ocasio. Sob tais condies, Minas Gerais ocupa a primeira posio, seguida pelo Par, Mato Grosso, Gois, Bahia e demais Estados.

APROVAO

Este documento considerado homologado e aprovado pela Organizao atravs do

reconhecimento do mesmo pelos seus participantes, os quais assinam o item ACEITE DE

HOMOLOGAO.