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XXVIII Encontro Nacional de Tratamento de Minérios e Metalurgia Extrativa
Belo Horizonte-MG, 4 a 8 de Novembro de 2019
PERFILAGEM DIFRATOMÉTRICA PARA AVALIAÇÃO DE LITOTIPOS EM DEPÓSITOS MINERAIS DE FOSFATO
SAITO, M.M 1, AVELAR, A. N.2, SOUZA, A.A.P 3., FONSECA, E.2, BARROS, L.A.F3.,
FERREIRA, E.E2
1 Mosaic Fertilizantes, Brazil. E-mail: marcia.saito@mosaicco.com
2 Vale SA, Centro de Desenvolvimento Mineral, Brasil 3 Profissionais autônomos
RESUMO
O Complexo Alcalino Carbonatítico do Barreiro, em Araxá-MG, é caracterizado por sistema de veios e
diques de carbonatito, centrimétricos a métricos hospedados em rochas ultramáficas
metassomatizadas. O intemperismo promoveu o desenvolvimento de um espesso manto laterítico de
até 200 m, com horizontes transicionais desde a rocha sã até ao solo. A grande variabilidade natural
do depósito de fosfato tem importantes implicações no processo produtivo (Saito et al 2006). A técnica
de “perfilagem difratométrica” foi utilizada a fim de consolidar as informações mineralógicas que
contribuíssem para a definição dos tipos geometalúrgicos. Os difratogramas foram obtidos de
amostras dos intervalos de testemunhos de sondagem selecionados a partir de sua
representatividade, amostrando-se da cobertura superficial até a base na rocha sã em intervalos de 2
a 5 m. Nesse trabalho serão apresentados resultados de 2 furos dessa campanha. A análise de
agrupamentos (clusters), é baseada em comparação da posição e intensidade dos picos nos
difratogramas das principais fases minerais. Foi constatado que os predomínios de assembleias
mineralógicas específicas, somadas à geoquímica e às descrições geológicas levam a definição de um
conjunto de informações tecnológicas utilizáveis em modelamento geometalúrgico preditivo para a
produção de fosfatados.
PALAVRAS-CHAVE: Difração de raios-X, perfilagem difratométrica, fosfato, intemperismo,
geometalurgia
ABSTRACT
The alkaline-carbonatite complex of Barreiro (Araxá) is characterized by a system of carbonatite veins
and dikes, centrimetric to metric, hosted in ultramafic metassomatized rocks. Weathering promoted
the development of a thick lateritic mantle of up to 200 m, with transitional horizons from fresh rock
to soil. The great natural variability of the phosphate deposit has important implications in the
productive process (Saito et al 2006). The technique of “diffractometry profiling” was used in order to
consolidate the mineralogical information that contributed to the definition of the geometalurgical
types.The diffractograms were obtained from samples of the sampling intervals selected from their
representativeness, being sampled from the superficial cover to the base on the sound rock in intervals
of 2 to 5 m. In this work will be presented results of 2 holes of this campaign. Cluster analysis is based on the comparison of the position and intensity of the peaks of the main
mineral phases in the diffractograms obtained. It was verified that the predominance of specific
mineralogical assemblages, together with the geochemistry and the geological descriptions, lead to
the definition of technological signatures applicable in geometrical models predictive for the
production of phosphates.
KEYWORDS: X-ray diffraction, diffractometry profiling, phosphate, weathering, geometalurgy
Saito, M.M, Avelar, A. N., Souza, A.A.P ., Fonseca, E., Barros, L.A.F., Ferreira, E.E
1. INTRODUÇÃO
A perfilagem difratométrica tem sua relevância marcada na compreensão das
associações mineralógicas ao longo do perfil de intemperismo laterítico no Complexo
Carbonatítico Alcalino do Barreiro, Araxá-MG, onde a mineralização do fosfato ocorre em
carbonatitos e rochas ricas em micas (Traversa et al, 2001; Brod et al, 2001). Tais rochas foram
submetidas ao processo metassomático, tectônico e hidrotérmico. (Saito et al, 2004, 2006 e
2010).
O processo de intemperismo sobreposto em ambiente tropical resultou em
transformações minerais ao longo do perfil. Carbonatitos foram lixiviados ao longo do perfil
(Torres, 1995b, 1996) e silicatos (flogopita, anfibólios, etc.) foram transformados em fases
intemperizadas, como vermiculita, esmectita, ilita e caulinita. A magnetita / hematita alterou-
se para goethita e a apatita, para minerais do grupo mineral de crandalita. A integração dos
resultados da difração de raios-X com as análises químicas dos intervalos e a descrição
geológica permitiu o reconhecimento do protolito em produtos intemperizados, e a
correlação lateral da composição mineralógica. Isto possibilitou uma melhor definição do
contato entre estéril e minérios.
O objetivo é a melhoria da compreensão das evoluções/ transformações mineralógicas
verticais ao longo do perfil de intemperismo, com maior interesse na evolução dos
filossilicatos e de apatita.
2. MATERIAL E MÉTODOS
As amostras analisadas foram coletadas em intervalos de 3 m dos furos de sondagem
e foram pulverizadas em moinhos de anel (95% menos 44µm). A coleta dos difratogramas foi
feita pelo método do pó no intervalo de 2θ de 4 a 80º usando um difratômetro Bruker D8
Advance, com radiação de cobalto pelo método do pó, passo de 0,02°. As análises dos
difratogramas foram realizadas através do software Highscore Plus v 3.0 da PANalytical
individuais e por análise de agrupamento (cluster).
Ao se utilizar agrupamentos objetivou-se criar grupos menores que o conjunto de
variáveis originais, mas, ainda assim, verificar as variações composicionais das fases cristalinas
originais pelo algorítimo “Análise de Cluster do Highscore Plus v 3.0 da PANalytical”. A matriz
de correlação baseada em “figura de mérito” (FoM) associada a análise dos agrupamentos
permitiu definir a natureza dos contatos geológicos transicionais ou bruscos. O FoM foi
concebido como uma maneira prática e eficiente de caracterizar e comparar materiais
(Schrader et al, 2010).
A análise sistêmica foi feita através da integração composição mineralógica x química
x evolução geoquímica no perfil de intemperismo. A evolução foi também tratada como uma
tentativa de determinação de filiação protolítica para identificar se a rocha sã ao final de cada
furo pode ou não ser o protólito do perfil laterítico. Utilizou-se a relação de depleção ou
enriquecimento em relação ao teor de rocha sã dos principais óxidos: BaO, SiO2, Fe2O3, CaO,
CO2 e P2O5. Foi constatado que soma dos óxidos, após o balanço geoquímico (teor do
intervalo/soma dos intervalos de rocha sã), próxima de 6 indica que o perfil foi desenvolvido
a partir do mesmo protólito rochoso. Se a soma for menor que 3 ou maior que 12 e houver
ainda uma abrupta mudança na soma entre os intervalos de amostragem há o indício que o
protólito seja diferente da rocha fresca na base do furo.
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3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
A rocha sã do furo DH-0036, observada na base do furo é composto por carbonatito
calcítico cortado por vênulas de carbonatito. No perfil de intemperismo fragmentos desse
carbonatito ocorrem parcialmente preservados em meio a massa laterítica esverdeada
composto de argilominerais do grupo da esmectita e mica do tipo flogopita. Na matriz de
correlação pode se observar que as amostras dos horizontes mais superficiais se
correlacionam com as amostras mais profundas, reconhecidamente compostas por
bebedourito (Tab. 1). Da mesma forma, o horizonte de carbonatito (rocha sã) apresenta forte
correlação com alguns níveis do perfil laterítico, confirmado pelo teor de CO2 (>10%) mais
intenso nessas porções. Outro fato que corrobora com a interpretação é que o balanço dos
fatores relativos de grande parte do perfil de intemperismo tem valor próximo ou superior a
10, o que demonstra que a filiação carbonatítica não é apropriável para todo o furo, apenas
para os intervalos onde a soma dos fatores do balanço geoquímico é próxima de 6 (Tab.2).
Percebe-se ainda que a determinação de qualquer contato geológico/litológico/
intempérico/tipológico que não seja entre carbonatito e bebedourito neste furo é totalmente
arbitrário, já que a natureza dos contatos é transicional.
Tabela 1 - Composição mineralógica dos intervalos do furo DH-0036 e 00185
Clu
ster
Até
(m
)
Apat
ita
Cra
nd
alli
ta
Qu
artz
o
Anfi
bóli
o
Flo
go
pit
a
Ver
mi.
Esm
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Clo
rita
Cao
lin
ita
Per
ov
skit
a
An
atás
io
Cal
cita
Dolo
mit
a
Mag
neti
ta
Hem
atit
a
Goet
hit
a
DH
-00
36
4 74.50 X x x x x x x x
2 104.05 X x x x x x x x x x x
1 181.15 X x x x x x x x x
3 191.55 X x x x x x x x x
DH
-01
85
30.00 aterro 3 33.00 X x x x x x pp x x x x
1 82.00 X x x x x x x x x x x
2 94.00 X x x x x x x x x x
1 124.00 X x x x x x x x x x
2 127.00 X x x x x x x x x
1 133.00 X x x x x x x x x x
2 136.00 X x x x x x x x
4 149.90 X x x x x x x
A rocha sã do furo DH-0185 é um carbonatito calcítico. O perfil de intemperismo
mostra o desenvolvimento de horizontes predominantemente silicáticos com vermiculita e
argilominerais do grupo da esmectita, incompatíveis com produtos de intemperismo de rocha
carbonatítica. O balanço geoquímico foi realizado em dois estágios a fim de se identificar o
protólito mais representativo (Tab.3). Ao se comparar a depleção ou enriquecimentos
relativos dos óxidos com a composição da rocha carbonatítica verifica-se que não há relação.
No entanto, ao se utilizar o padrão silicático nota-se derivação mais evidente. Embora os
materiais dos dois furos tenham semelhanças nos horizontes mineralizados, as composições
mineralógicas para os mesmos horizontes são diferentes (Fig.1 e Fig.2). Assim o desempenho
na planta de beneficiamento será diferente na mesma condição operacional, devido à
diversidade de composição mineralógica ao longo dos furos.
Saito, M.M, Avelar, A. N., Souza, A.A.P., Fonseca, E., Barros, L.A.F., Ferreira, E.E
Figura 1 - Análise de Principais Componentes - PCA (A) e Matriz de correlação do furo DH-
0036(B) levantados através da análise de cluster.
Figura 2: Análise de Principais Componentes - PCA (A) e Matriz de correlação do furo DH-
0185(B) levantados através da análise de cluster.
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Tabela 2 - Composição química e balanço geoquímico, a direita o fator de enriquecimento em relação a rocha
sã para o furo DH-0036.
Cluster Até (m) P2O5 CaO SiO2 Fe2O3 CO2 BaO
3 30.0 6.69 9.07 19.20 34.11 0.37 1.20
33.0 14.05 19.05 16.60 23.93 0.55 0.76
1
36.0 18.07 24.50 13.05 24.94 0.92 0.50
39.0 6.28 8.51 18.70 34.99 0.51 0.69
42.0 4.32 5.86 16.70 37.52 0.40 0.32
45.0 6.53 8.86 18.30 31.43 0.33 0.36
47.0 8.67 11.75 19.60 27.31 0.44 0.32
49.0 9.81 13.30 20.90 20.80 0.40 0.32
52.0 9.73 13.20 25.50 16.19 0.44 0.19
55.0 11.98 16.25 22.0 20.59 0.59 0.28
58.0 18.58 25.20 13.65 13.74 0.99 0.35
61.0 7.09 9.62 19.60 31.70 0.51 0.25
67.0 7.49 10.15 20.10 33.99 0.73 0.28
70.0 10.25 13.90 22.40 29.02 1.21 0.30
73.0 11.84 16.05 20.60 25.17 1.06 0.79
76.0 8.85 12.0 25.30 25.35 0.84 0.46
79.0 9.22 12.50 26.20 21.46 0.95 0.60
82.0 8.71 11.85 25.40 22.45 1.06 0.61
2
85.0 10.25 14.65 25.40 19.82 1.83 0.29
88.0 12.50 33.80 12.85 10.20 15.88 0.62
91.0 7.03 28.0 13.45 14.33 17.71 0.51
94.0 9.57 24.20 18.0 14.24 11.11 0.70
1
97.0 0.20 11.25 29.40 23.06 10.19 0.61
100.0 3.52 12.95 27.20 21.46 7.48 0.39
103.0 7.84 15.65 19.95 28.60 5.35 0.51
106.0 9.33 12.65 19.30 26.60 1.10 0.70
109.0 5.08 6.89 21.70 28.49 0.81 0.69
112.0 6.48 15.80 16.95 17.88 11.15 0.22
115.0 10.07 13.65 20.70 24.25 0.62 0.23
118.0 9.67 13.50 18.50 32.86 1.65 0.32
121.0 7.21 12.25 18.45 36.02 3.15 0.29
124.0 5.72 7.76 25.90 28.53 0.59 0.30
2 127.0 11.65 20.30 16.25 22.59 6.01 0.27
1 130.0 5.79 21.40 15.0 20.68 13.75 0.22
133.0 8.25 13.0 22.0 28.75 2.68 0.26
2 136.0 7.52 10.20 15.95 38.42 0.81 0.19
4
139.1 13.0 37.10 7.90 11.82 17.20 0.21
145.0 6.48 48.40 0.80 4.42 34.43 0.52
149.90 8.24 48.40 0.75 3.48 33.33 0.58
As figuras contidas nas Tab. 2 e Tab. 3 mostram a diferença entre um perfil de depleção
afiliada a rocha sã (em vermelho) e a não derivada da mesma rocha (azul).
Saito, M.M, Avelar, A. N., Souza, A.A.P., Fonseca, E., Barros, L.A.F., Ferreira, E.E
Tabela 3 - Composição química e balanço geoquímico. A direita é o fator de enriquecimento em relação a rocha
sã para o furo DH-0185.
Cluster Até (m) P2O5 CaO SiO2 Fe2O3 BaO Bal-carbonatito Balbebedourito
4
56.0 5.46 0.35 4.73 45.29 4.31 19.9 13.28
59.0 7.09 0.44 4.73 43.08 4.81 19.85 14.37
62.0 7.71 0.36 15.40 29.30 3.30 22.46 10.49
65.0 6.91 0.28 21.90 33.77 4.23 28.04 13.01
68.0 4.88 0.20 40.60 28.39 3.71 37.86 11.95
71.50 6.24 0.30 25.40 36.89 1.50 30.55 7.25
74.50 5.00 0.51 44.80 22.79 0.65 38.32 4.98
2
77.0 7.93 6.99 34.80 23.77 0.91 33.22 5.9
80.0 4.71 5.22 33.50 28.26 1.38 32.76 6.84
83.15 8.52 9.27 25.70 29.37 1.20 29.3 6.8
89.0 10.05 11.05 30.10 21.09 1.10 30.13 6.39
92.0 10.50 12.75 34.80 19.68 0.29 32.8 4.8
95.0 9.91 11.40 33.80 21.80 0.51 32.62 5.27
97.0 9.28 12.25 34.40 17.45 31.37 3.86
100.35 7.51 8.72 37.20 20.74 0.46 33.66 4.85
104.05 5.79 5.68 33.80 25.52 0.20 32.24 4.17
1
106.45 8.00 10.00 35.50 19.21 0.24 32.22 4.31
110.0 9.42 12.35 34.10 17.02 0.22 31.13 4.33
113.0 13.60 17.35 24.50 20.65 0.21 27.45 4.86
116.0 11.65 15.80 29.20 17.48 0.35 28.9 4.86
119.0 14.50 19.50 23.20 17.09 0.29 25.85 4.95
122.0 17.80 23.80 17.20 16.25 0.15 22.81 4.9
125.0 16.10 20.90 18.15 18.79 0.23 23.61 4.98
128.45 9.31 14.25 27.30 16.04 0.20 26.36 4.09
131.15 6.22 14.35 28.50 13.49 0.24 25.34 3.79
133.45 3.36 18.95 26.10 10.78 0.23 22.08 3.54
136.0 7.28 10.50 37.20 16.17 0.41 32.19 4.51
139.0 11.70 16.00 27.10 16.66 0.37 27.29 4.8
142.0 17.75 23.60 21.00 16.04 0.46 25.28 5.69
145.0 10.65 14.55 27.30 16.14 0.37 26.88 4.6
148.0 10.15 14.20 35.70 14.27 0.38 31.64 4.71
151.0 7.66 10.90 36.60 13.12 0.35 30.97 4.2
154.0 15.05 20.40 23.40 14.98 0.56 25.58 5.51
157.0 12.10 16.55 33.00 13.12 0.52 30.23 5.15
160.0 13.05 17.60 29.40 14.98 0.31 28.74 4.83
163.0 17.30 23.60 21.60 13.15 0.30 24.59 5.12
166.0 10.30 14.05 37.00 11.52 0.54 31.71 4.92
168.0 8.87 12.30 36.80 12.72 0.34 31.4 4.34
170.40 13.00 17.95 22.70 17.10 0.93 25.12 6.14
174.60 29.20 41.40 7.48 8.11 0.43 18.1 6.6
177.0 12.00 16.35 31.00 13.30 0.30 28.89 4.59
181.15 6.91 13.15 30.60 14.48 0.42 27.27 4.32
3
185.0 4.10 21.70 17.75 10.10 0.33 16.71
187.0 3.21 23.30 14.65 7.81 0.23 13.68
190.0 2.50 31.60 9.50 6.16 0.30 9.75
192.40 2.51 20.00 18.05 8.49 0.33 15.84
194.0 3.90 42.00 1.60 3.55 0.24 4.43
196.0 2.48 47.30 2.14 2.81 4.15
199.55 2.69 45.90 0.83 3.25 10.00 5.42
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4. CONCLUSÕES
Os dados deste trabalho foram analisados por agrupamento dos difratogramas
coletados por difração de raios X das amostras, associados a avaliações de depleção /
enriquecimento geoquímico para avaliação do protolito. O método de agrupamento
difratométrico tem se mostrado uma ferramenta essencial para uma análise robusta da
determinação de tipos geometalúrgicos, bem como a identificação de assinaturas
mineralógicas e geoquímicas e suas relações verticais e laterais de tipologias de minério. O
estabelecimento de relações entre os grupos de DRX e os estágios de alteração e protólito é
essencial para a definição de tipos de minério e controle de mineração, com significativos
ganhos em operação industrial.
Para a aplicação de nomenclatura petrográfica em materiais intemperizados há de ter
um estudo de perfilagem difratométrica associada a geoquímica total. A técnica empregada
nesse trabalho traz robustez à interpretação do processo de intemperismo que, em muitas
situações, homogeneiza feições distintivas de rochas.
A análise por difração é uma ferramenta importante para a definição dos limites
utilizados no modelo geológico, estimativa geoestatística, auxílio à caracterização, apoio na
definição de rotas de beneficiamento e para verificar a descrição geológica de testemunhos
de sondagens. Esta é também uma ferramenta importante para distinguir os níveis de
intemperismo através da identificação dos principais minerais das assembleias mineralógicas.
Particularmente interessante para horizontes micáceos, que têm impacto direto no
processamento mineral, melhorando a qualidade dos minérios a serem processados pela
indústria de fertilizantes, incrementando-se os ganhos com menos perdas e assertividade
(previsibilidade).
5. AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem à Vale e Mosaic Fertilizantes pelas amostras, recursos
instrumentais e intelectuais
6. REFERÊNCIAS
Avelar, A. 2015 - MEMO perfilagem-Difratometrica.doc. Documento Interno Vale SA.
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