Beneficiamento de minérios: da britagem à concentração

Beneficiamento de minérios é o conjunto de operações que prepara o minério lavrado para a indústria: reduzir o tamanho, separar por faixas e concentrar o mineral de interesse, sem mudar a sua composição química. Também chamado de tratamento de minérios, ele transforma rocha bruta em concentrado de ferro, de ouro ou de cobre, em caulim para papel ou simplesmente em brita classificada.

Este guia explica o que é beneficiamento, as etapas da britagem à concentração, os principais métodos de separação, como jigues, separação magnética e flotação, e exemplos de beneficiamento de brita, bauxita, caulim e minério de ferro.

O que é beneficiamento de minérios

Na definição usada pelo CETEM no livro Tratamento de Minérios, o beneficiamento reúne operações aplicadas aos bens minerais para modificar a granulometria, a concentração relativa dos minerais presentes ou a forma, sem modificar a identidade química ou física dos minerais. Em outras palavras: o minério sai do beneficiamento com o mesmo mineral, mas em tamanho, pureza e forma que a indústria compra.

Ele é necessário porque quase nenhum minério sai da mina pronto. O mineral de interesse vem preso à ganga, a parte sem valor; o teor é baixo demais para o transporte ou para a metalurgia; e o tamanho não serve para o processo seguinte. O beneficiamento resolve as três coisas e reduz o volume que segue adiante, o que barateia frete e metalurgia.

Etapas do beneficiamento

1. Cominuição: britagem e moagem

A cominuição reduz o tamanho até liberar o mineral útil da ganga. Começa com britadores, de mandíbulas no primário e cônicos na rebritagem de minério duro, e termina na moagem, normalmente em moinho de bolas. É a etapa que mais consome energia na usina; por isso a regra é não moer além do grau de liberação necessário. O detalhamento está nos guias de britagem e de moagem e cominuição.

2. Classificação: peneiras e hidrociclones

A classificação separa por tamanho. Nas frações grossas, usa peneiras vibratórias; nas finas, hidrociclones e classificadores espirais, que separam pela velocidade de sedimentação na água. Ela fecha os circuitos de britagem e moagem e prepara a faixa certa para cada método de concentração. Veja o guia de peneira vibratória.

3. Concentração

A concentração separa o mineral útil da ganga aproveitando uma diferença de propriedade entre eles: densidade, magnetismo ou comportamento da superfície. Ela gera dois fluxos, o concentrado e o rejeito. Os métodos estão detalhados na próxima seção.

4. Desaguamento

Como a maior parte da concentração é feita a úmido, o concentrado sai como polpa. Espessadores e filtros retiram a água, que volta ao processo, e o rejeito segue para barragem ou, cada vez mais, para filtragem e empilhamento a seco.

Métodos de concentração

Concentração gravítica: jigues, espirais e mesas

Separa pela densidade. Nos jigues, pulsos de água estratificam o leito e os grãos pesados descem; nas espirais, a polpa desce por uma calha helicoidal e os pesados ficam junto ao centro; nas mesas vibratórias, um tampo inclinado com ressaltos espalha os minerais em faixas. É barata e sem reagentes, por isso é muito usada para ouro, cassiterita e carvão.

Separação magnética

O que é separação magnética: é a separação por magnetismo, que aproveita a resposta de cada mineral ao campo magnético. O tambor magnético de baixa intensidade retém minerais fortemente magnéticos, como a magnetita; separadores de alta intensidade captam minerais fracamente magnéticos, como a hematita. Exemplos de separação magnética no dia a dia da mineração:

• Concentração de magnetita e de hematita no minério de ferro.
• Retirada de minerais de ferro do caulim e da areia de quartzo, para clarear o produto.
• Retirada de sucata de ferro da alimentação do britador, com eletroímã sobre a correia.

Flotação

Separa pela superfície. Reagentes tornam o mineral desejado repelente à água; bolhas de ar o carregam até a espuma, que transborda como concentrado. É o método dominante para sulfetos de cobre, chumbo e zinco, para fosfato e para a fração fina do minério de ferro, e exige moagem bem controlada, porque cada mineral flota numa faixa de tamanho.

Lixiviação: já não é beneficiamento físico

O processo de lixiviação (leaching) dissolve o metal com uma solução química, como cianeto para o ouro ou ácido para o cobre, e é uma etapa de hidrometalurgia, posterior ao beneficiamento físico. Ela depende da cominuição: minério britado vai para lixiviação em pilha, e minério moído, para lixiviação em tanque.

Exemplos de beneficiamento por minério

Minério	Etapas mais comuns	Equipamento-chave
Brita (agregado)	Britagem e peneiramento; às vezes lavagem	Britadores e peneiras vibratórias
Bauxita	Britagem, lavagem e peneiramento para retirar argila	Britador, lavador e peneira
Caulim	Dispersão em água, desareiamento, classificação e separação magnética	Hidrociclone, centrífuga e separador magnético
Minério de ferro	Britagem, peneiramento, moagem e concentração magnética ou flotação	Britador cônico, moinho de bolas, separador magnético
Ouro	Britagem, moagem, concentração gravítica e lixiviação	Britadores, moinho de bolas, concentrador gravítico

No beneficiamento do caulim, o objetivo é alvura e finura, por isso a separação magnética retira os minerais de ferro que dão cor. No beneficiamento da bauxita, a lavagem tira a argila que eleva a sílica reativa. O beneficiamento de brita é o caso mais simples: só cominuição e classificação. Na ponta oposta, o ouro e o cobre passam por todas as etapas e ainda pela metalurgia. Para escolher os britadores de cada etapa, veja o guia de tipos de britadores.

Perguntas frequentes

Conclusão: liberar, classificar e separar

Beneficiamento é a ponte entre a mina e a indústria. A cominuição libera o mineral, a classificação prepara as faixas, a concentração separa o que tem valor e o desaguamento recupera a água. Como britagem e moagem respondem pela maior parte da energia da usina, dimensioná-las pela liberação real do minério é a decisão que mais pesa no custo.