Geologia e geometalurgia dos minérios de fosfato na base do manto de intemperismo da mina do Barreiro, Araxá

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geologia, 2015.

Os complexos plutônicos da Província Ígnea do Alto Paranaíba possuem as maiores reservas brasileiras de fosfato, além das maiores reservas mundiais de nióbio, jazidas de classe mundial de monazita e anatásio, e depósitos importantes de vermiculita, barita, magnetita. A mina de fosfato do Barreiro, no complexo de Araxá, tem sido lavrada há quatro décadas. O minério inicialmente explotado foi uma porção oxidada e mais homogênea, localizada na parte superior do manto de intemperismo. Com o aprofundamento da cava, a lavra aproximou-se da rocha fresca, acarretando diminuição dos teores dos minérios e, consequentemente, queda de rendimento mássico, o que gerou impactos significativamente negativos na produção de concentrados fosfáticos. As operações em Araxá possuem crescente necessidade de beneficiar os minérios da base do manto de intemperismo, de forma a ampliar a vida útil da mina do Barreiro. Tais minérios possuem características fortemente associadas aos seus protolitos, devido à aproximação com a rocha fresca. O estudo de geologia foi iniciado com o reconhecimento dos protolitos. Observou-se uma associação estreita entre rochas bebedouríticas, foscoríticas e carbonatíticas, que foram classificadas em macrogrupos de acordo com as principais associações observadas em campo e em testemunhos de sondagem. O estudo da evolução mineralógica foi feito por macrogrupo de protolitos nos distintos horizontes da base do manto de intemperismo. O minério na rocha alterada possui uma assembleia de minerais primários complexa, e quantidades pouco expressivas de minerais supergênicos. O minério micáceo de base é caracteristicamente livre de carbonatos e apresenta maiores quantidades de minerais supergênicos, como anatásio, goethita, quartzo e filossilicatos interestratificados, comparativamente à rocha alterada. No minério micáceo de topo, diopsídio e flogopita foram completamente eliminados e a assembleia de minerais supergênicos torna-se mais expressiva. O comportamento geometalúrgico dos minérios estudados é fortemente dependente de seus respectivos protolitos e horizontes de intemperismo. Análises estatísticas multivariadas por principais componentes e regressão linear foram utilizadas para elaboração de modelos geometalúrgicos. O comportamento geometalúrgico, uma vez considerado no planejamento de lavra, subsidia a área de engenharia de processos na busca de melhorias ou adequações operacionais e de processo mineral para obtenção de melhores rendimentos mássicos e recuperações metalúrgicas de P2O5.Os modelos geometalúrgicos foram aplicados em modelos de blocos tridimensionais, de forma que as variáveis geometalúrgicas e suas variações tornam-se espacialmente definidas e podem ser utilizadas no planejamento de lavra, para obtenção de resultados que melhor se adequem aos planos de produção de concentrados fosfáticos e fertilizantes. _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The plutonic complexes of the Alto Paranaíba Igneous Province contain the largest Brazilian reserves of phosphate, in addition to the world's largest reserves of niobium, world-class deposits of monazite and anatase and important vermiculite, barite and magnetite deposits. The Barreiro phosphate mine, in the Araxá complex, has been exploited during the last four decades. The ore initially mined was an strongly oxidized, relatively homogeneous portion of the top of the weathering profile. With the deepening of the pit, mining approached the fresh rock, leading to decreasing ore grades and decline of mass recovery, which led to significant negative impacts on the production of phosphate concentrate. The operations at Araxá have a growing need to process ores from the base of weathering profile in order to extend the life of mine. This type of ore has characteristics strongly dependent on the fresh-rock protoliths (proto-ores). This geological study started with the recognition of protoliths. There is a close association between bebedourite, phoscorite and carbonatite rocks, which were classified into macrogroups according to the main associations observed in the field and in drill core. The study of the mineralogical evolution was carried out on each protolithmacrogroups at different horizons within the base of the weathering profile. The altered rock has a complex assembly of primary minerals, and no significant quantities of supergene minerals. The lower micaceous ore is characteristically free of carbonates and has greater amounts of supergene minerals such as anatase, goethite, quartz and interstratified phyllosilicates. In the upper micaceous ore, diopside and phlogopite were completely eliminated and the assembly of supergene minerals becomes more expressive. The geometallurgical behavior of the studied ores is heavily dependent on their protoliths and weathering horizons. Multivariate statistical analyses of principal components and linear regression were used to elaborate geometallurgical models. The geometallurgical behavior, once considered in mine planning, subsidizes the process engineering in the quest for improvements or operational and ore-processing adjustments for achieving better mass and P2O5 recoveries. The geometallurgical models were applied in a three dimensional block model, so that the geometallurgical variables and their variations become spatially defined and can be used in mining engineering, for results best suited to phosphate concentrates and fertilizers production plans.