RECURSOS MINERAIS METLICOS NO-RENOVVEIS - Ufrgs

ENG06631-Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos-I A - 2007/1Nestor Cezar Heck / DEMET - EE - UFRGS223-3. Províncias minerais metálicasAinda não temos tecnologia capaz de extrair industrialmente os metais nas concentraçõesexistentes na crosta. Nessas condições, o preço dos metais – excetuando-se talvez o Fe e o Al – seriaigual ou maior do que os preços atuais do Au e da Ag. Os teores ‘de corte’ – uma das ‘fronteiras’ nadefinição de reserva – são, normalmente, várias vezes mais elevados do que aqueles das respectivasabundâncias. Para a nossa sorte, alguns fenômenos naturais concentram os metais em depósitosminerais. A metalogênese – ramo da Ciência que estuda esses fenômenos – classifica-os em quatrograndes grupos:• processos magmáticos;• processos hidrotermais;• processos sedimentares;• intemperismo e erosão.Os depósitos (e as reservas) se localizam em regiões limitadas – muitas vezes montanhosas –espalhadas sobre a face da Terra, chamadas províncias minerais metálicas.Em 1967, uma equipe de geólogos que sobrevoava a Amazônia a bordo de um helicóptero (aserviço da companhia siderúrgica norte-americana United States Steel) em busca de manganêsdescobriu o que, depois, se denominou Projeto Carajás, Figura 3-4. Ele constitui uma das provínciasminerais metálicas mais recentemente descobertas e importantes do planeta. Algumas, muito antigas,já foram exploradas até a exaustão como, por exemplo, a província Erzgebirge (literalmente,montanhas de minérios), na Alemanha.MetalReserva[t]Teor[%, massa]Fe 17 800 000 000 66,1Mn 70 000 000 43,0Cu 2 000 000 000 1,0Al 4 000 000 000 35,0Ni 100 000 000 1,7Sn 11 000 66,0W 1 000 000 1,0Au 100 8**[g/t]Tab. 3-3. Potencial mineral metálico de CarajásEm 1970, os minérios da Serra dos Carajás, no leste do Pará já tinham sido identificados,Tabela 3-3, e a empresa Amazônia Mineração S.A., que associava empresas estrangeiras com aCompanhia Vale do Rio Doce (hoje sob o nome de Vale), foi constituída. Ao final dos anos 70, acompanhia Vale pagou uma vultosa indenização às suas parceiras, assumindo o controle total doempreendimento, lançando o Programa Grande Carajás.Além do ferro, a região também é rica em outros metais. O nome do distrito mineralParagominas está ligado ao alumínio, contudo, outras áreas na região norte (Oriximaná, Almeirim eTiracambú) também devem ser lembradas como detentoras de grandes reservas desse metal.Por fim, normalmente grandes obras de engenharia estão associadas com as provínciasminerais, especialmente se elas estão localizadas em regiões economicamente pouco desenvolvidas.

ENG06631-Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos-I A - 2007/1Nestor Cezar Heck / DEMET - EE - UFRGS24Dentre os países do G8, o Japão possui reservas significativas de apenas alguns metais deque necessita, Tabela 3-5. Por causa disso, importa uma quantidade expressiva de minérios, metais ematérias-primas intermediárias, Tab. 3-6.Cu Au [t] Pb Ag Zn40 180 000 600 2 400 3 200Tab. 3-5. Reservas do Japão, em 2001, em milhares de toneladas (exceto Au)Fonte: http://minerals.er.usgs.gov/minerals/pubs/country/asia.html#jaElem. Forma Massa [t] ExportadoresAl minério 2 000 Austrália 1 000; Indonésia 1 000metal 2 605 000 Rússia 695 000; Austrália 624 000; Brasil 257 000Cr min./conc. 501 727 África do Sul 297 075; Índia 107 998; Irã 33 957Fe-Cr 776 327 Kasaquistão 114 222; África do Sul 424 616; Zimbabue 73 561Cu min./conc. 4 469 000 Chile 1 898 000; Indonésia 1 024 000; Canada 528 000metal 198 916 Singapura 27 944; Malásia 22 097; Filipinas 19 352; EUA 16 036Fe minério 122 000 Austrália 71 000; Brasil 24 000; Índia 17 000metal 321 000 EUA 58 000; Taiwan 57 000; Rússia 35 000; Austrália 21 000gusa 919 000 China 520 000; Brasil 128 000; África do Sul 114 000Pb min./conc. 185 584 EUA 76 122; Austrália 52 785; Peru 22 632; Bolívia 16 816Mg metal 38 221 China 30 546; Noruega 5 828Mo ustulado 32 389 Chile 14 127; China 4 500; EUA 4332Mn metal 43 270 China 33 491; África do Sul 8 494Sn metal 32 483 China 13 675; Indonésia 10 571; Tailândia 4 681Ni matte 111 690 Indonésia 73 536; Austrália 38 154Zn min./conc. 1 063 000 Austrália 450 000; Peru 149 000; EUA 136 000; Canadá 84 000Tab. 3-6. Importações do Japão (significativas para o ramo metalúrgico), no ano 2000, comorigem discriminada por paísA origem desses materiais chama a atenção, Tab. 3-6, pois eles provêm de muitos países, detodos os continentes.A participação do Brasil como exportador de minério de Fe, ferro metálico e de alumínio,como se pode ver, não é decisiva para o país importador, mas é significativa para o Brasil. Analisadaem maior profundidade, ela revela ao menos dois aspectos interessantes. Em primeiro lugar, é oresultado de um importante empenho de desenvolvimento de mercado, que incluiu até a criação deuma empresa de transporte marítimo, a Docenave, em 1962, capaz de colocar minério de ferro compreços competitivos com aqueles da Austrália nos portos do Japão. Em segundo, mostra um esforço dogigante industrial do oriente para amenizar os efeitos da sua situação de dependência em relação àsmatérias-primas (o tema será expandido, genericamente, mais adiante) – no Brasil, o Japão participaativamente de empreendimentos muito significativos nas áreas de mineração e metalurgia.O grau de dependência dos países industrializados em matérias-primas pode serexemplificado usando-se dados sobre os Estados Unidos, Tabela 3-7.

ENG06631-Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos-I A - 2007/1Nestor Cezar Heck / DEMET - EE - UFRGS25Elemento / min. Dep. [%] Maiores fornecedores (1998-2001)Bauxita e alumina 100 Austrália, Guine, Jamaica, BrasilNb100 Brasil, Canada, Alemanha, EstôniaMn100 África do Sul, Gabão, Austrália, MéxicoV100 África do Sul, Canada, China, República TchecaPt93 África do Sul, Reino Unido, Alemanha, RússiaTi (concentrado) 82 África do Sul, Austrália, Canada, UcrâniaTa80 Austrália, China, Japão, TailândiaSn79 Peru, China, Indonésia, Brasil, BolíviaCo75 Finlândia, Noruega, Rússia, CanadaW70 China, RússiaPd69 Rússia, África do Sul, Reino Unido, BélgicaCr63 África do Sul, Kasaquistão, Zimbabue, Turquia, RússiaAg61 Canada, México, Peru, Reino UnidoZn60 Canada, México, KasaquistãoRe59 Chile, Kasaquistão, Alemanha, RússiaBe55 Kasaquistão, Rússia, Brasil, FilipinasMg54 Canada, China, Rússia, IsraelTi (esponja)54 Japão, Rússia, KasaquistãoNi43 Canada, Noruega, Rússia, AustráliaSb41 China, México, Bélgica, África do Sul, Hong KongAl39 Canada, Rússia, Venezuela, MéxicoCu37 Canada, Chile, Peru, MéxicoPb18 Canada, México, Austrália, PeruFe14 União Européia, Canada, Japão, Méxicominério de Fe11 Canada, Brasil, Austrália, VenezuelaTab. 3-7. Grau de dependência dos EUA, em 2002, com relação a alguns metais eminérios de metais (em ordem decrescente), e os maiores fornecedoresFonte: http://minerals.er.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/2003/mcs2003.pdfA pressão exercida pelo elevado grau da dependência de parte dos países industrializados emalgumas matérias-primas metálicas acabou por fazê-los tomar algumas medidas preventivas ouremediadoras, capazes de livrá-los dessa situação de dependência ou, ao menos, amenizar os seusefeitos, dentre elas:• contratos comerciais;• financiamentos condicionados a fornecimentos;• joint-ventures;• posse de jazidas;• controle de preços no mercado internacional (LME, COMEX);• estoques reguladores (estratégicos?);• substituições; e• guerras.

ENG06631-Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos-I A - 2007/1Nestor Cezar Heck / DEMET - EE - UFRGS26Um exemplo muito significativo desse tipo de problema é dado pelo metal Cr, Tabela 3-8.Material 2000 2001*Variação**Quantidade [t] %Minério (cromita)Químico 203 000 203 000 0 0Metalúrgico 193 000 193 000 0 0Refratário 241 000 241 000 0 0Fe-CrFe-Cr-Si 34 200 31 600 -2 630 -8Fe-Cr-AC 615 000 615 000 0 0Fe-Cr-BC 270 000 295 000 -10 900 -4Cr metálicoAluminotérmico 2 500 2 370 -125 -5Eletrolítico 5 050 5 050 0 0* Dados estimados; ** Em relação ao ano 2000Tab. 3-8. Inventário anual e variação dos estoques do governo dos E.U.A. para o Cr e materiais quecontenham Cr, na virada do século XX (inclui materiais com e sem especificação; dadosarredondados para, no máximo, três dígitos significativos)Fonte: http://minerals.er.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/chromium/chromyb01.pdfComo os metais competem naturalmente entre si (e com outros materiais) quanto ao seuemprego na confecção de objetos, máquinas, veículos ou construções, a substituição também pode serconsiderada, por um determinado país, como um instrumento de alívio do grau de dependência em umdado metal ou grupo de metais.A substituição, contudo, tem casos críticos, pois nem sempre é total, e leva tempo para serimplementada. Veja, por exemplo, algumas conclusões do governo norte-americano após um estudo 1sobre as possibilidades de substituição do metal cromo:• O minério cromita não tem sucedâneo na produção de ferrocromo, produtos químicoscontendo Cr ou refratários à base de cromita.• O Cr é insubstituível no aço inoxidável – o seu maior uso final – ou em superligas – o maioruso final com objetivos ‘estratégicos’.• Sucata contendo cromo pode substituir o ferrocromo em aplicações metalúrgicas.• Substitutos para ligas contendo cromo, produtos químicos contendo Cr ou refratários àbase de cromita geralmente aumentam o custo ou limitam a performance.• Em 1978, a Academia Nacional de Ciências concluiu que a substituição de produtoscontendo cromo por materiais sem cromo poderia economizar cerca de 60% do cromousado na produção de ligas, cerca de 15% do cromo usado em produtos químicos, e 90%da cromita usada em refratários, dando-se um prazo de 5 a 10 anos para odesenvolvimento de sucedâneos tecnicamente aceitáveis e para a absorção do aumentonos custos.Em resumo, reservas de metais que possuem grande importância industrial ou na defesa, cujasreservas estão em grande parte no estrangeiro, especialmente concentradas em um único país, nãopossuem bons substitutos e nem fontes alternativas são considerados com atenção pelos paísesindustrializados.As reações por parte dos países detentores de reservas (principalmente daquelas localizadasem países do chamado ‘terceiro mundo’), visando o desenvolvimento harmônico das nações, são1 http://minerals.er.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/chromium/180303.pdf

ENG06631-Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos-I A - 2007/1Nestor Cezar Heck / DEMET - EE - UFRGS27tipicamente: a cartelização e os acordos (incipientes ou formais) envolvendo o fornecimento dematérias primas. Alguns exemplos de organizações criadas com essa finalidade podem ser citados:• Associação Internacional da Bauxita, IBA;• Conselho Intergovernamental dos Países Exportadores de Cobre, CIPEC;• Conselho Internacional do Estanho, ITC; e,• Cartel do Mercúrio (mantido, em 1920, pela Itália e Espanha).O Brasil é o maior produtor de minério de ferro no mundo e o segundo maior produtor mundialde bauxita, ficando atrás apenas da Austrália. O país também é um grande produtor de caulim, mineralutilizado, entre outros, pela indústria papeleira, e vem intensificando, ultimamente, sua atuação nosmercados de concentrado de cobre e na mineração de níquel e cobalto. A situação das reservas demetais, em relação àquelas de outros países, pode ser vista na Tabela 3-9.Posição Mineral Participação [%]Nióbio 91,11 o Tantalita 49,4Alumínio 8,13 o Estanho 12,44º Manganês 3,0Ferro 6,75 o Lítio 1,9Tab. 3-9. Posição das reservas brasileiras em 2002 e sua participação, emrelação às reservas mundiaisFonte: http://www.dnpm.gov.br/suma2002/Sumário%20Parte1(INTRODUÇÃO).docAlém de países, empresas transnacionais também podem ter grande relevância neste tema;um caso interessante é aquele apresentado pelo minério de ferro, onde três companhias detêmpraticamente todo o comércio de minério de ferro que é transportado por via marítima no mundo(Tabela 3-10).Companhia ProduçãoComérciomarítimoVale 18,5 33Rio Tinto 9,2 19BHP Billiton 8,7 16Total 36,4 68Tab. 3-10. Controle corporativo da produção e exportação de minério de ferro, em 2004(participação em %, em relação aos valores mundiais)Fonte: http://www.baffinland.com/investors/pdf/050930-iron-ore-industry-review-update.pdf

ENG06631-Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos-I A - 2007/1Nestor Cezar Heck / DEMET - EE - UFRGS28Q3 – QUESTÕES E EXERCÍCIOS3-1. Elementos químicos na crosta terrestreQuestão 3-1.1 Os meteoritos ferrosos (entre outros fatores) nos fazem supor que o núcleo (intangível)do nosso planeta seja metálico. Assim, já houve quem comparasse o planeta inteirocom um imenso reator metalúrgico – como se explicaria essa idéia?Questão 3-1.2 Qual é a base da classificação da abundância, na Figura 3-1?Exerc. 3-1.1Exerc. 3-1.2Exerc. 3-1.3Exerc. 3-1.4A Tabela 3-1 mostra a abundância (concentração em massa) dos elementos na crostaterrestre. Se considerarmos apenas os elementos: O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, Ti, etc.,quanto haveria do elemento “etc.”?Em 1 tonelada de rocha, o que significam esses valores: 8,1 [%] e 1 [ppm], emquilogramas e gramas, respectivamente?A crosta terrestre contém quantidades imensas de metais – mesmo daqueles contidosem menor concentração como, por exemplo, o Sn, com ~2 [ppm]. Calcule quantastoneladas de Sn existem em ‘apenas’ 1 [km 3 ] de rochas da crosta (considere apenas arocha granito – material continental típico – que tem uma densidade variável, entre 2,7e 3,0 [g/cm 3 ]).Em 3 333 [t] de crosta terrestre encontram-se cerca de 270 [t] de Al, ou seja,aproximadamente 100 [m 3 ] desse metal. Calcule o volume [m 3 ] de Fe, Mg e Ti que háem 3 333 [t] de crosta, preencha a Tabela Q3-1, e mostre qual seria o novoordenamento da abundância dos primeiros metais se ele fosse tomado com base novolume.Metal(massa)Abundância[%, massa]Densidade*[g/cm 3 ]Massa[t]Volume[m 3 ]Ordem(base:volume)Al 8,1 2,7 270 100Fe 5,0 7,874Mg 2,1 1,74Ti 0,46 4,54* à temperatura de 300 [K]Tabela Q3-1. Massa e volume de alguns metais contidos em 3 333 [t] de crostaExerc. 3-1.5Busque dados sobre a produção anual dos metais na literatura. Escreva, para cada umdeles, sobre a Figura. Q3-1, o símbolo químico para denotar aproximadamente aprodução em função da abundância na crosta (base: massa). Use os limites dadospelas linhas como guia. Procure entender o resultado com base nos comentários feitosno texto, ao final do tópico 3-1.

ENG06631-Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos-I A - 2007/1Nestor Cezar Heck / DEMET - EE - UFRGS29Fig. Q3-1. Produção dos metais em função da abundância dos elementos na crosta3-2. Classes químicas das fontes mineraisQuestão 3-2.1 A composição dos minerais da crosta terrestre reflete basicamente dois fatos; quaissão eles?Exerc. 3-2.1Assinale, na Tabela Q3-2, com um ‘X ’, a(s) classe(s) química(s) do(s) minerais do(s)qual(is) os metais são extraídos.Fonte Metal: Ag Al Au Co Cu Cr Fe Hg Mo Mg Mn Nb Ni Pb Sn Ti V WÓxido \ hidróxidoSulfetoOxi-sal*ArsenietoMetal (nativo)Íon (água do mar)* Inclui carbonatos, silicatos, óxidos mistos, etc.Tab. Q3-2. Classes químicas das fontes minerais dos metaisQuestão 3-2.2 Observando a Tabela Q3-2, o tu poderias concluir (a respeito dela própria, e de umacomparação dos seus dados, com os dados da Tab. 3-2)?

ENG06631-Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos-I A - 2007/1Nestor Cezar Heck / DEMET - EE - UFRGS303-3. Províncias minerais metálicasExerc. 3-3.1Observe a Tabela Q3-3 e calcule o fator de concentração tendo em vista o teor que ummetal apresenta numa reserva em relação ao seu teor na crosta.Metal Teor na crosta[%, massa]Teor de corte[%, massa]Al 8,23 30Fe 5,36 25Mn 0,1 15Cr 0,096 15Zn 0,007 4Ni 0,007 1Cu 0,0055 0,4Pb 0,0013 4Sn 0,0002 0,5Fator deconcentraçãoTab. Q3-3. Teores na crosta, teores mínimos nas reservas e fator de concentraçãopara alguns metais escolhidosFonte: Bodsworth, C.; The Extraction and Refining of MetalsExerc. 3-3.2Localize sobre o mapa (Figura Q3-1) algumas províncias minerais que são (ou foram)importantes para a civilização ocidental e comente o resultado.1-Midlands (Inglaterra);2-Erzgebirge (Alemanha);3-Platô centro-africano (Zimbabue e Zaire);4-Witwatersrand (África do Sul);5-Escudo canadense (Canadá);6-Montanhas Rochosas (EUA);7-Lago Superior (EUA);8-Andes (Bolívia e Chile);9-Quadrilátero Ferrífero (MG);10-Carajás (PA);11-Paragominas (PA)Fig. Q3-1. Províncias minerais metálicas do ocidente

ENG06631-Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos-I A - 2007/1Nestor Cezar Heck / DEMET - EE - UFRGS31Exerc. 3-3.3Verifique, na Tabela 3-3, o potencial mineral metálico de Carajás – em termos deespécies, quantidade e teores –, depois compare os dados referentes ao estanho comos valores já vistos anteriormente, e comente.Questão 3-3.1 Além de dois minerodutos (um na região sudeste – associado ao ferro – e outro naregião norte – associado ao alumínio), outras obras de infra-estrutura já foramconstruídas em associação com as províncias minerais brasileiras. Observe o mapamostrado na Figura 3-4 e responda: quais são as três grandes obras da engenhariacivil executadas em função da província e distrito minerais de Carajás e Paragominas(a última associada com o alumínio de Oriximaná),Questão 3-3.2 Qual a obra associada ao ‘Quadrilátero ferrífero’?3-4. A distribuição dos metais na Terra e seus efeitosQuestão 3-4.1 Compare os países do grupo G8 com as reservas (Tabela 3-4) e responda: como sepoderia classificar a distribuição política dos metais na terra?Questão 3-4.2 Observe a Tabela 3-4 e responda: em que grau os metais se repetem nas provínciasminerais? (Compare com o comentário solicitado no Exercício 3-3.2)Exerc. 3-4.1Analise as importações (Tabela 3-6) do Japão no ano 2000; depois, use o mapa mundi(Figura Q3-2) e trace, sobre ele, linhas para denotar o fluxo de massa em direção aoJapão.Fig. Q3-2. Fluxo de metais, minérios e substâncias similares em direção ao JapãoExerc. 3-4.2Exerc. 3-4.3O Japão participa ativamente de empreendimentos muito significativos nas áreas demineração e metalurgia no Brasil. Por outro lado, o Brasil teve atitudes pró-ativasnessa interação, tendo inclusive criado a empresa de transporte marítimo Docenave.Faça uma pesquisa para conhecer esse tema mais profundamente.Analise o grau de dependência dos EUA em 2002 (Tabela 3-7) em relação aos metaise minérios de metais e comente.

ENG06631-Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos-I A - 2007/1Nestor Cezar Heck / DEMET - EE - UFRGS32Questão 3-4.3 Uma lista de ações tomadas pelos países industrializados, visando a garantia desuprimentos de recursos minerais metálicos, foi vista no texto; tu saberias explicartodas elas?Questão 3-4.4 A qual tipo de ação corresponde aquela mostrada na Tabela 3-8?Questão 3-4.5 “Em princípio, um país que detenha ‘todos’ os recursos minerais metálicos de um certometal determina o seu preço.” Essa afirmação é correta? Pondere-a, usando comoexemplo as reservas do metal nióbio no Brasil, mostradas na Tabela 3-9.Exerc. 3-4.4 Procure conhecer melhor as três empresas citadas na Tabela 3-10; veja onde estão assuas reservas, quais são e onde se localizam as suas subsidiárias, e quanto produzemanualmente.