Vale utiliza pilhas blendadas para processar minério com talco na Mina do Sossego
Projeto desenvolvido na unidade de cobre, em Canaã dos Carajás (PA), avalia métodos de homogeneização para reduzir a variabilidade da alimentação e viabilizar o beneficiamento de minério TTX sem reagentes adicionais.
A Vale desenvolveu um estudo para viabilizar o processamento de minério com talco na Mina do Sossego, localizada em Canaã dos Carajás, no Pará. O projeto avaliou o uso de pilhas blendadas para reduzir a variabilidade dos teores de talco e cobre na alimentação da usina, permitindo o beneficiamento do minério talco-tremolita-xisto (TTX) sem a necessidade de reagentes adicionais.
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A equipe de Geociências e Processos da Usina analisou três métodos de construção de pilhas de homogeneização. Entre eles, o método de ponta de aterro aleatória apresentou resultados favoráveis em produtividade e estabilidade operacional.
A iniciativa permitiu que o minério TTX representasse 8,2% do ROM (run of mine) total processado em 2024, mantendo o concentrado de cobre dentro das especificações comerciais.
Além da blendagem, o projeto contemplou controles de proporção e alimentação do minério, com ajustes nos parâmetros de processamento que contribuíram para reduzir as dosagens de cal e xantato.
Presença de talco representa desafio para a flotação de cobre
A Mina do Sossego é um depósito de cobre do tipo IOCG (Iron Oxide Copper Gold), composto pelas cavas Sossego, Pista, Mata e Sequeirinho. Esta última concentra aproximadamente 85% das reservas minerais.
Em 2017, após 13 anos de operação, foram identificadas as primeiras ocorrências de rochas com talco no corpo de minério de Sequeirinho, caracterizadas pela litologia talco-tremolita-xisto (TTX).
A presença de talco e outros minerais associados pode comprometer a eficiência do processo de flotação de cobre.
Entre os principais efeitos observados estão:
- Aumento do consumo de reagentes;
- Elevação da viscosidade da polpa;
- Formação de espuma seca, de difícil quebra e drenagem;
- Ocorrência do fenômeno conhecido como slime coating, relacionado ao recobrimento de partículas minerais;
- Redução da seletividade e alterações na recuperação metalúrgica.
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O talco apresenta hidrofobicidade natural e, por isso, pode acompanhar os minerais de interesse durante a flotação, contaminando o concentrado final.
Sua presença também modifica o comportamento da espuma, dificultando a drenagem e o escoamento do material ao longo do processamento.
Estoques de minério TTX somavam 5,5 milhões de toneladas
Devido à baixa seletividade na frente de lavra, parte do minério TTX não pôde ser separada do minério de cobre.
Como a planta apresentava restrições para seu processamento, o material foi estocado em duas pilhas, que acumulavam aproximadamente 5,5 milhões de toneladas de minério, com teor informado de 0,7% de cobre.
A partir de 2018, a Vale iniciou estudos para identificar uma rota de beneficiamento tecnicamente viável.
As alternativas avaliadas incluíram pré-flotação de talco, deslamagem em 20 µm e flotação com utilização de depressor para talco.
Entre as rotas estudadas, o uso de depressor apresentou resultados favoráveis à recuperação do cobre.
Os testes indicaram:
- Recuperação metalúrgica de cobre próxima de 92%;
- Teor de concentrado de 27,1%;
- Teor de alimentação de 0,7% de Cu;
- Redução do teor de talco de 6% para 0,8%.
Entretanto, a avaliação econômica apontou investimento de capital (Capex) estimado em US$ 10,7 milhões, além de aumento de US$ 1,68 por tonelada alimentada nos custos operacionais (Opex).
A implantação dessa alternativa também exigiria espaço físico adicional para instalação do sistema.
Vale avalia blendagem como alternativa ao uso de reagentes adicionais
Em dezembro de 2023, as equipes de Geociências e Processos da Usina iniciaram discussões sobre a alimentação controlada do minério TTX.
O objetivo era desenvolver uma estratégia que permitisse incorporar o material ao processamento sem comprometer o plano anual de produção e sem adicionar novos reagentes à rota de beneficiamento.
A proposta envolveu a construção de pilhas blendadas, combinando o minério TTX com minério sulfetado de baixo teor (SBT), de modo a reduzir a variabilidade da alimentação.
Para fundamentar os testes, foram realizadas campanhas de amostragem e caracterização mineralógica.
As análises utilizaram QEMSCAN Quanta 650, ICP-OES (Inductively Coupled Plasma – Optical Emission Spectrometry) e o software iDiscover, empregado na reconciliação dos resultados mineralógicos com as análises químicas.
As amostras apresentaram a seguinte composição mineralógica:
| Mineral | Participação |
|---|---|
| Talco | 20,3% |
| Escapolita | 16,3% |
| Biotita | 13,7% |
| Calcopirita | 6,0% |
A caracterização também identificou teores médios de cobre de 2,22% na Pilha 1 e 0,48% na Pilha 2.
Os reagentes empregados nos testes foram os mesmos utilizados na alimentação regular da usina: cal como modificador de pH, xantato e ditiofosfato como coletores e propilenoglicol como espumante.
Três métodos de construção de pilhas foram testados
Para reduzir a variabilidade dos teores de cobre e talco, a Vale avaliou três métodos de formação de pilhas de homogeneização.
1. Pilha de homogeneização em camadas horizontais
A primeira alternativa consistiu na construção de uma pilha em três camadas, formando uma estrutura semelhante a um sanduíche:
- Camada inferior de minério sulfetado de baixo teor (SBT);
- Camada intermediária de minério TTX;
- Camada superior de SBT.
O método permitiu ampliar a participação média do TTX na alimentação de 9,1% para 17,6%, em comparação com a alimentação direta das pilhas.
A recuperação metalúrgica alcançou 89,4%, enquanto o teor do concentrado de cobre permaneceu acima de 26%, atendendo às especificações comerciais.
Apesar dos resultados metalúrgicos, a construção por contrapilhamento de camadas horizontais apresentou limitações de produtividade na área disponível.
2. Pilha em ponta de aterro com camadas intercaladas
A segunda alternativa utilizou a construção em ponta de aterro, com camadas homogêneas e intercaladas de minério.
O basculamento em face livre proporcionou maior velocidade de recebimento do material, melhorando a produtividade durante a formação das pilhas.
Entretanto, o método exigia que a retomada do minério ocorresse em direção perpendicular ao eixo longitudinal das camadas, condição necessária para favorecer a homogeneização.
Segundo relatos dos técnicos de processo, as pilhas construídas dessa forma apresentaram maior variabilidade na etapa de flotação.
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A recuperação metalúrgica média registrada foi de 87,8%.
3. Pilha em ponta de aterro aleatória
O terceiro método consistiu na deposição aleatória dos minérios TTX e SBT em ponta de aterro, sem uma sequência fixa de camadas.
A proposta buscou promover a mistura dos materiais e reduzir as oscilações de composição durante a retomada e alimentação da usina.
Para a formação das pilhas, foram estabelecidos controles operacionais específicos:
- Utilização de dois equipamentos com capacidades produtivas semelhantes para alimentar a pilha;
- Monitoramento horário da proporção entre os minérios;
- Manutenção da proporção planejada durante a construção, como 40% de TTX e 60% de SBT;
- Disponibilidade contínua de trator para recebimento e distribuição do material;
- Deposição aleatória, evitando a segregação dos tipos de minério.
O método apresentou maior estabilidade na alimentação da planta e recuperação metalúrgica média de 88,3%, superior aos 87,8% observados na alternativa de ponta de aterro em camadas intercaladas.
Comparação dos resultados de recuperação metalúrgica
| Método de blendagem | Recuperação metalúrgica média |
|---|---|
| Camadas horizontais (sanduíche) | 89,4% |
| Ponta de aterro com camadas intercaladas | 87,8% |
| Ponta de aterro aleatória | 88,3% |
Embora o método em camadas horizontais tenha registrado a maior recuperação média entre os resultados apresentados, a construção em ponta de aterro aleatória ofereceu vantagens relacionadas à homogeneização, à produtividade de formação e à menor variabilidade observada durante a alimentação da usina.
A comparação operacional considerou teores de alimentação entre 0,55% e 0,7% de cobre, concentrado acima de 26% e participação de TTX entre 10% e 15%.
Controle horário da alimentação reduz variabilidade do minério
Além da construção de pilhas blendadas, a Vale implementou um controle horário da proporção de TTX alimentada na usina.
A medida buscou reduzir as oscilações dos teores de cobre e talco e proporcionar maior estabilidade ao processo de flotação.
Nos meses de abril e maio, durante a implementação do controle, o desvio padrão da proporção alimentada ainda permanecia acima do limite superior estipulado. Nesse período, a restrição de 15% de TTX na alimentação diária ainda não havia sido estabelecida.
Com o avanço dos controles, a maior previsibilidade dos teores das pilhas facilitou o atendimento às metas diárias de alimentação.
Outro ajuste importante foi a utilização de minério de baixo teor de cobre na composição das pilhas blendadas.
A partir da segunda pilha, passaram a ser empregados materiais com teor inferior a 0,5% de Cu na mistura com o TTX.
Essa estratégia contribuiu para reduzir as oscilações provocadas pela combinação de materiais com teores muito diferentes, favorecendo a estabilidade da flotação.
Projeto permite aproveitar minério TTX e manter especificações do concentrado
Os resultados do estudo demonstraram a viabilidade operacional do processamento controlado de minério TTX por meio de pilhas blendadas, sem a introdução de reagentes adicionais.
Em 2024, o material representou 8,2% do ROM total, contribuindo para o aproveitamento de minério anteriormente estocado e para a manutenção do plano de produção da Mina do Sossego.
A experiência também demonstrou a importância da integração entre planejamento de lavra, formação de pilhas, controle de alimentação e parâmetros de beneficiamento.
O método de ponta de aterro aleatória, associado ao monitoramento horário da mistura, apresentou resultados favoráveis à estabilidade do processo e ao atendimento das especificações do concentrado de cobre.
O estudo reforça o papel da homogeneização de minérios como ferramenta de controle da variabilidade e de aproveitamento de materiais com características mineralógicas desafiadoras.
