CAROLINA SOARES DE MORAIS JULIANA CALDEIRA COTA
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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MINAS GERAIS FACULDADE DE ENGENHARIA JOÃO MONLEVADE - MG CAROLINA SOARES DE MORAIS JULIANA CALDEIRA COTA MAILSON BRAGA MOREIRA MARLON JOSÉ SOARES RICARDO AUGUSTO MARTINS FIGUEIREDO WENDELL MAGALHÃES NIÓBIO João Monlevade 2011 CAROLINA SOARES DE MORAIS JULIANA CALDEIRA COTA MAILSON BRAGA MOREIRA MARLON JOSÉ SOARES RICARDO AUGUSTO MARTINS FIGUEIREDO WENDELL MAGALHÃES NIÓBIO Trabalho apresentado, como requisito parcial, para aprovação na Disciplina Geologia Econômica do 7° período do curso de Engenharia Minas da Universidade do Estado de Minas Gerais, campus João Monlevade. Prof. Orientador: Eugênio João Monlevade 2011 2 CAROLINA SOARES DE MORAIS JULIANA CALDEIRA COTA MAILSON BRAGA MOREIRA MARLON JOSÉ SOARES RICARDO AUGUSTO MARTINS FIGUEIREDO WENDELL MAGALHÃES Trabalho apresentado, como requisito parcial, para aprovação na Disciplina Geologia Econômica do 7° período do curso de Engenharia Minas da Universidade do Estado de Minas Gerais, campus João Monlevade. Prof. Orientador: Eugênio Observação(ões): ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ João Monlevade, ___ de ______________________ de 2011. Prof. Eugênio Eustáquio Orientador 3 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO................................................................................................05 2. MINA DO PITINGA........................................................................................06 2.1 Localização.................................................................................................06 2.2 Geologia......................................................................................................07 2.3 Produção.....................................................................................................08 3. A MINERALIZAÇÃO DE NIÓBIO E AS ROCHAS ALCALINAS ASSOCIADAS NO COMPLEXO CATALÃO................................................................................................10 3.1 Composição do Complexo........................................................................11 3.2 Paragênese e formação do minério..........................................................11 3.3 Os conjuntos litológicos...........................................................................12 4 JAZIDA DE NIÓBIO DE ARAXÁ .................................................................. 14 4.1 Geologia .................................................................................................... 15 4.1.1 Geologia Regional ................................................................................. 15 4.1.2 Geologia Local ....................................................................................... 16 4.2 O Minério ................................................................................................... 20 4.3 Gênese ...................................................................................................... 22 4.4 Reservas ................................................................................................... 26 5 APLICAÇÃO DO NIÓBIO.............................................................................. 28 6. PRODUÇÃO NO BRASIL............................................................................. 30 7 COMÉRCIO.................................................................................................... 33 8 CONCLUSÃO ............................................................................................... 35 9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................. 36 4 1. INTRODUÇÃO O nióbio (Nb) ou colômbio (Cb) é um elemento metálico, de número atômico 41 na Tabela Periódica dos Elementos Químicos. Sua massa específica é de 8,57g/cm3, pouco superior à do ferro, e seu ponto de fusão é de 2.468º C. À temperatura ambiente resiste bem à ação de ácidos clorídrico (até 35%), sulfúrico (até 95%), nítrico concentrado, fosfórico, crômico, acético, fórmico e cítrico. Possui baixa resistência à oxidação e tem a propriedade da supercondutividade em temperaturas inferiores à -264º C. Descoberto no início do século passado, por Charles Hatchett, na Inglaterra, o metal teve seu nome dado em uma homenagem à América, de onde proveio o mineral, do qual o nióbio foi separado e denominado por ele como columbium. A ocorrência de nióbio na natureza está associada aos pegmatitos, sob a forma de colombita-tantalita, ou associada a carbonatitos de maciços alcalinos, constituindose o mineral denominado pirocloro. No Brasil, encontramos cerca de 97% de todo o nióbio do mundo, e as principais reservas estão localizadas nos estados de Minas Gerais (73,11%), Amazonas (25,42%) e Goiás (1,47%). No estado do Amazonas as reservas de nióbio representam 87,36% do total do país e estão localizadas no município de São Gabriel da Cachoeira. Em Minas Gerais, as reservas atingem 12,47%, distribuídas entre os municípios de Araxá (391.993.876 t) e Tapira (21.590.000 t). Já em Goiás, as reservas de nióbio coluvionar totalizam 0,18%, situadas no município de Ouvidor, com 3.870.047 t, e Catalão, com 1.997.476 t. Como mostra o trabalho a seguir, o mercado de nióbio vem se expandindo rapidamente com a descoberta de novas jazidas. A seguir, explicaremos as principais reservas brasileiras, com o tipo de corpo geológico, a rocha encaixante, além das aplicações do mineral, dentre outras características. 5 2. MINA DO PITINGA 2.1 Localização A mina Pitinga localiza-se no estado do Amazonas no município de Presidente Figueiredo, aproximadamente 300 km a norte de Manaus. Suas coordenadas centrais são 0°45' S e 60°00' W, compreendendo partes das folhas SA.20-X-B-VI (setor NE da folha Manaus) e SA.21-V-A-IV (setor NW da folha Santarém). O principal meio de acesso é pela rodovia BR-174, que liga Manaus, no estado do Amazonas, a Boa Vista, no estado de Roraima. Pitinga conta também com um aeroporto capaz de receber aviões de porte médio. Mapa de localização e acesso da Mina Pitinga 6 2.2 Geologia A área da mina Pitinga é formada predominantemente por rochas vulcânicas do Grupo Iricoumé e por granitos da Suíte Madeira. A unidade mais antiga da área da mina Pitinga é o Grupo Iricoumé. As rochas vulcânicas são seccionadas por corpos graníticos tipo-A. As idades revelam que os granitos da Suíte Madeira são mais jovens do que as vulcânicas do Grupo Iricoumé. Com base no contraste em idade existente entre o Grupo Iricoumé e os granitos Madeira e Europa, estes granitos não são intrusões subvulcânicas relacionadas às rochas extrusivas. A fácie albita-granito ocupa a parte central do pluton Madeira. Apresenta em planta forma aproximadamente ovalada, com eixo maior próximo de norte-sul, medindo cerca de 2 km, e eixo menor, Leste-Oeste, em torno de 1,5 km. Em função de diferenças petrográficas, geoquímicas e metalogenéticas, dividem o albita-granito em duas subfácies, denominadas albita-granito de núcleo e albitagranito de borda. Ambas subfácies têm grande importância metalogenética, por conterem mineralização disseminada, principalmente de estanho, mas também de nióbio e tântalo. 7 As transformações mineralógicas e petrográficas que caracterizam a zona de transição entre o albita-granito de núcleo e o albita-granito de borda são definidas por: 1. Desestabilização de criolita, principal fase portadora de F no albita-granito de núcleo, substituída inicial mente por outros aluminofluoretos, e evoluindo até a formação de fluorita no albita-granito de borda; 2. Desestabilização dos minerais do grupo do pirocloro, fases portadoras de Nb no albita-granito de núcleo, até a formação de columbita no albita-granito de borda; 3. Desestabilização das micas ferríferas do albita-granito de núcleo e sua progressiva substituição por riebeckita, mica litinífera, criolita e opacos e, posteriormente, por clorita + fluorita ou quartzo + opacos, fases estáveis no albitagranito de borda; 4. Pigmentação da rocha por microgrânulos opacos, que se espalham por toda a superfície da seção, que adquire aspecto turvo. 2.3 Produção A mina do Pitinga é administrada pela mineração Taboca que é responsável por 12,8% da produção nacional. A tabela abaixo mostra as reservas de nióbio no Amazonas referentes ao ano de 2008. 8 A Mineração Taboca produz uma liga de Ferro Nióbio e Tântalo (FeNbTa). Trata-se de uma Liga Metálica de Nióbio e Tântalo combinada em uma matriz de FerroOxigênio-Silício, resultante da fundição dos minérios de columbita e o pirocloro, também abundantes na Mina de Pitinga. A Liga FeNbTa é utilizada como matéria prima na produção de óxidos e Nb (Nióbio) e Ta (Tântalo) metálicos. O Nióbio é importante principalmente para a produção de aços especiais de alta resistência destinados a gasodutos e indústria aeroespacial; o Tântalo é indispensável na produção de transistores e capacitores para equipamentos eletrônicos e também na indústria ótica. 9 3. A MINERALIZAÇÃO DE NIÓBIO E AS ROCHAS ALCALINAS ASSOCIADAS NO COMPLEXO CATALÃO. A Mineração Catalão de Goiás iniciou suas operações em 1966 no município de Catalão/Ouvidor, no Estado de Goiás, produzindo concentrado de pirocloro. Em 1977, inaugurou sua usina metalúrgica, agregando valor e ampliando sua participação nas exportações de ferronióbio. A empresa pertence ao grupo Anglo American Brasil Ltda., sendo em 25/10/2001 alterada sua razão social para Anglo American of South América Ltda. A empresa detém duas minas denominadas de Catalão I, no município de Ouvidor com uma reserva de 3.337.785 t e 0,8% de teor médio de Nb2O5 e Catalão II no município de Catalão, com 1.528.215 t com teor médio de 1,6%. A lavra é feita a céu aberto. O beneficiamento inclui britagem, moagem, separação magnética, flotação, espessamento, filtragem e secagem. O minério de nióbio de Catalão está relacionada a porção central de cobertura intemperizada sobre o complexo ultramáfico-alcalino. A concentração do pirocloro se deve a uma concentração primária na parte sovítica da intrusão alcalina. A porção interna do complexo é constituída por rochas ígneas, com encaixantes metamórficas, apresentando arqueamento em seus bordos. Um manto espesso de produto de intemperismo cobre o corpo das rochas alcalinas. A preservação do perfil das rochas decompostas se deve a existência de um anel resistente de quartzitos fenitizados nos bordos Noroeste, Oeste e Sul. A mineralização de nióbio ocupa a parte central do complexo e caracteriza um enriquecimento tanto no carbonatito fresco quanto no solo residual sobreposto as rochas alcalinas. Os minerais mais freqüentes na parte fresca do complexo são serpentina, flogopita, magnetita, apatita e calcita e na zona de decomposição são vermiculita, limonita, magnetita comumente martitizada, minerais argilosos e também quartzo, apatita, barita e pirolusita. Como matérias-primas usadas em potencial podem ser mencionadas principalmente a apatita, o pirocloro, vermiculita o atanásio e os minerais de terra raras. 10 3.1 Composição do Complexo: Sulfetos: Existe uma quantidade muito grande de sulfetos, aparecem somente em rochas frescas e são geralmente de textura fina em fraturas capilares e fendas, o mineral mais comum é a pirita. Óxidos: São importantes componentes das rochas frescas e das decompostas, os principais minerais são: magnetita, hematita, ilmenita, pirocloro, zirconolita, pirolusita, anatásio e limonita. Carbonatos: encontram se somente no carbonatito fresco, o principal mineral é a calcita, apresentando inclusões de prismas de apatita e óxidos de ferro finamente distribuídos. Sulfatos: a barita apresenta-se branca ou marrom amarelada no carbonatito fresco e esverdeada no manto de decomposição. Silicatos e Quartzo: o silicato mais freqüente é a flogopita, aparecendo em diversas gerações. Na zonas marginais fenitizadas existe maior quantidade de silicatos como plagioclásio, quartzo, muscovita, biotita e granada. 3.2 Paragênese e formação do minério Durante o desenvolvimento magmático e pós-magmático destacam-se algumas características gerais no Complexo Catalão I. O desenvolvimento é dividido em fases: Ultramáfica: marcada principalmente pela ocorrência de olivina, piroxênio e titanomagnetita. 11 Carbonática; no início da fase carbonática aparece uma forte flogopitização das antigas partes ultramaficas. Uma característica dessa fase é a repetição da sequencia flogopita-apatita-óxidos-carbonato, sendo que a relação dos componentes varia fortemente de sequência pra sequência. A principal mineralização de nióbio está ligada a outra paragênese parcial de flogopita-apatita-pirocloro-magnetitacalcita. Hidrotermal: relaciona-se a mineralização de sulfetos, da barita, do quartzo, junto com um pouco de clorita e carbonato. Os sulfetos corroem em partes as magnetitas mais antigas. As mineralizações hidrotermais estão espalhadas difusamente ou presas nos pequenos veios e fissuras capilares. 3.3 Os conjuntos litológicos As rochas encaixantes da intrusão pertencem ao Grupo Araxá, elas são essencialmente constituídas por mica-xistos com intercalações de quartzitos. Os componentes principais dos xistos são a muscovita e o quartzo acompanhadas de acessórios como biotita, granada, estaurolita, rutilo, zircão e turmalina. Nos quartzitos o principal acessório é a muscovita. Os processos de intemperismo intenso criaram uma cobertura laterítica a partir do Terciário. Os vários conjuntos litológicos primários e os diferentes processos de laterização, também ligados ao desenvolvimento morfológico e aos efeitos erosivos, formaram vários tipos de solos lateríticos, acompanhados de silexitos e sedimentos argilosos. As concentrações de nióbio ocorrem em profundidade entre 10 e 70 metros sob uma cobertura avermelhada de material estéril, rica em limonita e magnetita martitizada. O minério apresenta uma matriz friável, tanto argiloso quanto limonítica, é geralmente amarelado, porém diversas quantidades de pirolusita causam coloração mais escuras. Alem do pirocloro, mineral mais importante, os minerais mais 12 freqüentes são a magnetita martitizada, a limonita e o quartzo, junto com os constituintes acessórios como apatita, ilmenita, anatásio, barita, zirconolita, vermiculita, minerais de argila e fosfatos secundários. O principal minério de nióbio é o Ba-pirocloro (pandaíta), além disso, observa-se nióbio-zirconolita e traços de nióbio no anatásio. 13 4 JAZIDA DE NIÓBIO DE ARAXÁ O depósito de pirocloro de Araxá ocorrem em um complexo carbonatítico situado 6 km ao sul dessa cidade no local denominado Barreiro, sendo o mais importante corpo de um distrito alcalino, onde o carbonatito se faz presente em mais seis complexos. Planta de Situação Esta jazida, por muito tempo, foi a maior reserva mundial de Nióbio, representando mais de 70% desse bem mineral que vem sendo aproveitado pela CBMM desde a década de 60. A CBMM atende 100% das necessidades do Brasil e é a principal fornecedora dos mercados industriais de mais de quarenta países, suprindo mais de 60% do consumo mundial do metal. 14 4.1 Geologia 4.1.1 Geologia Regional O complexo do Barreiro está situado numa zona de fraturamentos de direção geral NW. Nessa zona de fraturamentos, com extensão de centenas de quilômetros de comprimento de comprimento e constituída por diversos falhamentos paralelos. Especificamente, para o Grupo Araxá, onde se encontra o Complexo do Barreiro, tem-se, predominantemente, xistos e quartzitos. Seção Geológica do complexo do Barreiro 15 4.1.2 Geologia Local O complexo de Araxá ou do Barreiro, de estrutura dômica e com 4,5km de diâmetro, corresponde a um corpo de rochas alcalino-carbonatíticas, que intrudiu e arqueou quartzitos e xistos pré-cambrianos do Grupo Araxá, durante o Cretáceo Superior. Essas rochas tem idade absoluta de 91 milhões de anos. Possui expressão magnética muito nítida devido a abundância de magnetita. Constitui-se em anomalia radioativa devido a presença de tório, urânio e outros elementos radioativos, na rede cristalina de determinados minerais, atingindo valores de 2 a 4 vezes o background regional, na porção periférica e de 10 a 20 vezes na parte central. Rochas Encaixantes Quartzitos e mica-xistos do Grupo Araxá são as rochas encaixantes do Complexo Carbonitítico do Barreiro. Quartzitos predominam próximo ao contato com a intrusão, formando um anel com espessura variando de 100 a 600m. os quartzitos apresentam textura granuloblástica e, devido à deformação plástica dos grãos de quartzo mostram-se, as vezes, foliados. Estreitos níveis sericíticos e grãos dispersos de feldspato detrítico estão presentes nessa rocha. Em análise, através de catodoluminescência, esse feldspato é luminescente, mostrando cores azuis devido a presença de Ti como elemento ativador. Envolvendo o anel quartzítico, já mencionado, ocorre a sequencia de mica-xistos com leitos subordinados de quartzito. Rochas Fenitizadas Os efeitos do metassomatismo alcalino são observáveis nas rochas encaixantes do complexo do Barreiro, configurando uma auréola fenitizada que pode alcançar até 16 2,5km de espessura. Estudando-se petrograficamente essas rochas, observa-se que a auréola de fenitização é extensa, mas o efeitos resultantes das transformações metassomáticas não são tão intensos no atual nível de erosão. Na zona de choque termal, os quartzitos estão fortemente fraturados e as fissuras estão preenchidas por anfibólio sódico, além de calcita, anfibólio alcalino, piroxênio sódico, apatita e quartzo. Esses minerais metassomáticos constituem veios de até 10 cm de largura, penetrando os quartzitos na zona de contato entre a intrusão e as encaixantes. Os quartzitos fenitizados são ainda caracterizados pela recristalização do quartzo em diferentes graus de intensidade. Os xistos fenitizados guardam sua textura original, mas ganham principalmente o feldspato alcalino que se dispõe segundo a xistosidade e em fraturas transversais a ela. Carbonatitos O principal corpo de rochas carbonatíticas tem forma arredondada com aproximadamente 2 km de diâmetro e está situado na parte central do complexo do Barreiro. Complexo alcalino-carbonatítico do Barreiro 17 A observação dos testemunhos de sondagem mostra que o carbonatito ocorre, principalmente, como um sistema complicado de veios e diques, de alguns milímetros até vários metros de espessura, respectivamente, penetrando as rochas glimeríticas. As injeções do material carbonatítico ocorreram em fases diversas, e estrutura brechada é, assim, uma feição proeminente nesse corpo. Estudos petrográficos revelam que os carbonatitos são, principalmente, do tipo beforsítico de granulação média a grosseira, tendo a dolomita como mineral predominante. Calcita e ankerita são subordinados e barita, apatita, magnetita, perovskita, quartzo secundário, pirita, flogopita, anfibólio sódico, isokita, estroncianita e outros podem também estar presentes no beforsito. O bariopirocloro é um acessório freqüente nessa rocha. Apatita-berfositos são encontrados sob forma de prismas arredondados alinhados sugerindo fluxo durante o estágio magmático. Carbonatito metassomático derivado de provável piroxenito foi descoberto em testemunho de sondagem. Foscoritos Massas relativamente espessas de uma rocha contendo carbonato, flogopita, apatita e magnetita ocorrem associadas ao carbonatito, na região central do complexo. O foscorito do Barreiro consiste em uma rocha brechada, de granulometria fina a grosseira, de coloração escura e com variação percentual muito grande de seus principais constituintes minerais: magnetita, apatita, flogopita e carbonatos. Está geralmente venulado por gerações tardias de carbonatito. O pirocloro está frequentemente presente nesses foscoritos, ocorrendo isoladamente ou concentrado em zonas preferenciais da rocha. De todos os tipos litológicos estudados, as rochas foscoríticas são as que mostram maior concentração de pirocloro. Veios ricos em magnetita e pirocloro são também observáveis cortando o berfosito. 18 Glimeritos Existe uma auréola entre a zona central, rica em carbonatitos, e o anel de quartzitos fenitizados, onde predominam as rochas glimeríticas, cortadas por alguns diques de berfosito e de sovito. A cor predominante dos glimeritos é marrom escura e a granulação varia de fina a grosseira. A flogopita é o principal constituinte, podendo a dolomita ocorrer em percentagem considerável. Magnetita e apatita são pouco abundantes. Essas rochas estão brechadas e penetradas por carbonatito. Algumas porções dos testemunhos apresentam glimeritos bastante grosseiros, sugerindo terem sido completamente recristalizados. Cobertura Laterítica As rochas do interior da estrutura dômica do Barreiro estão completamente laterizadas e a cobertura laterítica varia de alguns metros até 230m de profundidade. Zonas de cangas concrecionárias ocorrem nas partes N e NW da estrutura. São compostas por limonita/goethita e magnetita. O pirocloro, em cristais octaédricos, foi observado em alguns afloramentos dessas rochas. Alguns corpos de rocha silexítica, às vezes muito ricas em barita, ocorrem no interior da cobertura laterítica, bem como associadas as rochas encaixantes. Pirocloro, apatita e minerais portadores de terras raras podem estar presentes nessas rochas. Na parte central da estrutura, o intemperismo provocou o enriquecimento do pirocloro, dando origem, na época da descoberta, a maior reserva de nióbio no mundo. 4.2 O Minério 19 O mineral-minério de nióbio em Araxá é o bariopirocloro, espécie mineral do grupo do pirocloro. Nesse mineral o nióbio perfaz mais de 60% da sua composição química, sendo expresso em termos de Nb2O5. O minério possui teor médio de 2,5 a 3,0%, alcançando valores de até 8%. A área mineralizada onde se desenvolve a lavra mede 1,8km de diâmetro. A composição mineralógica média do minério é apresentada na tabela a seguir. Tabela 1. Composição mineralógica média do minério. As composições químicas do minério e do bariopirocloro da mina de nióbio de Araxá estão representadas a seguir. Tabela 2. Composição química do minério. 20 Os dados relacionados nas tabelas anteriores referem-se ao manto de intemperismo. O perfil da mina inicia-se com uma camada superior de solo marrom avermelhado, argiloso terroso, com magnetita fina ou grosseira, contendo matéria orgânica. Segue, transicionalmente, material argiloso, avermelhado, às vezes amarelado, muito fino, contendo alguma magnetita fina dispersa, limonita e minerais de argila. Sua espessura varia de poucos metros até dezenas de metros com sensível espessamento para S e W da área. A espessura média é da ordem de 25m. A camada seguinte apresenta material ferruginoso, marrom amarelado, fino a médio, de aspecto pulverulento com variações de cor pela maior ou menor ocorrência de óxidos de manganês. Presença de palhetas de micas em algumas zonas e concentrações ou manchas de material esverdeado ou branco em outros trechos. Apresenta magnetita fina, em fragmentos grosseiros ou em veios, de modo geral associada aos leitos de silexitos marrom de espessura média de alguns decímetros. O material dessa camada apresenta estrutura geralmente bandada e está cortado por finos veios de barita amarelo-esverdeada. Esta é a camada mineralizada a pirocloro e baritina. Sua espessura varia de 50 a 200m, com média de 100m. Há uma passagem brusca desse material para a zona de rocha decomposta subjacente. A zona de rocha decomposta com espessura variando entre 10 e 40m tem coloração cinza-esverdeada. É constituída de fragmentos de rochas carbonatíticas frescas, silexito e agregados de mica envolvidos por matéria argiloso cinza escuro. Apresenta trechos enriquecidos em magnetita e denotam a existência de fraturas com a dissolução do carbonato em profundidade. Entre essa zona e a da rocha fresca o contato é nítido. 21 4.3 Gênese Evolução geológica do complexo Existe uma tese defendida de que um álcali-metassomatismo foi um evento geológico relevante na evolução dos complexos ultramáfico-alcalinos, com carbonatito, da região do Alto Paranaíba. O aspecto petrogenético mais importante dos complexos do Alto Paranaíba é o forte metassomatismo alcalino, atuante nas rochas ígneas, precursoras desses complexos, que ele admite serem, essencialmente, piroxeníticas. Assim, a flogopitização, anfiboização e aegerinização seriam as principais evidências de tal metassomatismo. No complexo do Barreiro existem evidências de que os glimeritos resultam de um importante processo metassomático alcalino, atuante em rochas ígneas ultramáficas tais como piroxenitos e provavelmente peridotitos, previamente formados. Rochas ígneas ultramáficas associadas a carbonatitos são encontradas em quase todos os demais complexos da província do Alto Panaraíba. Descrições petrográficas de porções dos testemunhos de sondagem da auréola glimerítica do Barreiro evidenciam diopsídio-glimeritos e rochas flogotipo anfibólicas que devem ser interpretadas como resultantes de estágios intermediários de transformação de piroxenitos em glimeritos. Por outro lado, as rochas glimeríticas descritas no Barreiro tem origem metassomática a partir de prováveis peridotitos. Outro aspecto importante na evolução do complexo do Barreiro é a fenitização das rochas encaixantes metassedimentares do grupo Araxá. Tal fenitização é resultado de um álcali-metassomatismo. No complexo do Barreiro é viável a hipótese de que os fluidos ricos em álcalis, abstraído de um magma carbonatítico teriam penetrado as rochas hospedeiras metassomatizando-as. Consequentemente, os ultramafitos seriam transformados em rochas glimeríticas e minerais tais como Na-anfibólio, álcali-feldspato, etc., e introduzir-se-iam nos metassedimentos encaixantes do grupo Araxá. 22 Carbonatitos metassomáticos, provenientes de rochas piroxeníticas foram observados no Barreiro. É possível que parte do cálcio e magnésio liberados das rochas ultramáficas tenha reagido com CO2 proveniente do magma carbonatítico, produzindo carbonatos, que são comuns em rochas do Barreiro e, em certos casos, elas transicionam a carbonatitos. Os foscoritos descritos ocorrem na parte central do complexo do Barreiro, associados aos carbonatitos. Formação do manto de intemperismo Houve a formação de um corpo mineralizado a nióbio, com barita aproveitável como subproduto, contido no manto de intemperismo. Esse manto formou-se a partir da decomposição de rochas ultramáficas e carbonatíticas subjacentes, estas últimas ricas em pirocloro. Em profundidade, admite-se para o corpo carbonatítico, uma geometria próxima da cilíndrica com a parte superior um pouco maior, sobressaindo-se dos limites do corpo, lembrando um cogumelo. Assim, na parte central da estrutura, o intemperismo provocou o enriquecimento do pirocloro, originando uma das maiores reservas mundiais de nióbio, contendo 462 milhões de toneladas de minério. 23 Mapa das instalações A formação desse espesso manto de intemperismo caracteriza os complexos carbonatíticos brasileiros, mascarando as rochas subjacentes e ocasionando raríssimos afloramentos de rochas frescas. Os seguintes fatores interagiram formando tal depósito: Existência de anel quartzítico, resistente a erosão, ao redor do complexo, dificultando a dispersão do material intemperizado. Composição mineralógica característica dessas rochas ricas em carbonatos e contendo quantidades regulares de pirita. Presença de falhas, no interior do complexo, com movimento vertical de blocos. Peneplanização, ocorrida a partir do Terciário. Clima tropical, quente e úmido, durante longo período de tempo. Intemperismo químico, atuante sobre as rochas do complexo. 24 A alteração dos minerais máficos e argilominerais dá-se com a liberação de ferro, sílica e outros elementos. O ferro pode redepositar como hidróxidos e óxidos complexos, contribuindo para a formação da laterita ferruginosa. A sílica pode ser retirada do sistema ou ser redepositada na forma de calcedônia, juntamente com a goethita-limonita. Os fenômenos químicos no estágio de intemperismo dessas rochas são tão intensos que parte da magnetita também é decomposta nos níveis superiores do manto de intemperismo, sendo responsável por grande parte do ferro da cobertura laterítica. A barita, mineral muito estável, não é afetada pelo intemperismo, concentrando-se ao lado do pirocloro. Parte da apatita, que é um mineral pouco estável, decompõe-se durante o processo de laterização. Os fosfatos liberados não são retirados do sistema e sim redepositados nos níveis inferiores do manto de intemperismo, sob a forma de apatita, de neoformação. Podem também permanecer nos níveis superiores do manto de intemperismo, formando fosfatos complexos como a goiasita, gorceixita, florencita e monazita. Os elementos de terras raras, bem como tório e urânio, presentes nesses fosfatos secundários, originalmente estavam contidos, em grande parte, na estrutura da apatita. Os carbonatos, nos carbonatitos, constituem 50 a 90% da rocha, sendo bem conhecida a fácil solubilização dos minerais carbonáticos pela ação de ácidos. A presença de pirita tanto nas rochas carbonatíticas como nas rochas máficas associadas, tem importância primordial, devido a grande parte dos sulfetos ser pouco estável em ambientes lateríticos. Sua alteração pode ocasionar a formação de ácido sulfúrico, que atuaria como o mais importante agente para a dissolução de carbonatos, auxiliando também na decomposição de outros minerais. 25 4.4 Reservas A primeira avaliação da reserva de pirocloro foi feita quando dos trabalhos de prospecção inicial utilizando poços retangulares e 25 furos de sonda com profundidade de 4 e 45m, respectivamente. Os cálculos indicaram 185,7 milhões de toneladas de minério, com teor médio de 2,5% de Nb2O5, resultando 4,6 milhões de toneladas de óxido contido. A densidade do minério foi determinada em 2,4 e o teor resultou dos valores médios de 15 análises em amostras dos furos de sonda, a intervalos de 3m. Foram executados 15 túneis e 31 poços totalizando, respectivamente, 800 e 440m amostrados por canal, de 15 x 10 cm. Para os túneis, as amostras foram compostas a intervalos de 10m e para os poços de 5m. O túnel mais extenso alcançou 150m, dezoito poços atingiram 10m e 13 atingiram 20m. Avaliando a reserva com base nesses trabalhos e os anteriormente realizados, determinou-se uma área de cerca de 2,6 milhões de metros quadrados, delimitandose o minério até 50m de profundidade. A densidade atribuída para o minério in situ foi de 4,07. Os cálculos indicaram 300 milhões de toneladas com teor médio de 3,0% de Nb2O5, resultando 9 milhões de toneladas de óxido contido. Reservas do Manto A área mineralizada foi coberta por poços de pesquisa em malha de 120m. Os poços foram perfurados até a profundidade de 45m, dependendo da topografia da área mineralizada. Nas zonas de maior concentração do óxido, a malha foi posteriormente fechada para 60m, objetivando facilitar o planejamento futuro da mina e o controle do minério. 26 Importantes informações adicionais foram obtidas desse programa de exploração, incluindo uma definição precisa entre o contato do minério com o estéril,e dados em profundidade do freático, na área mineralizada. Foram executados 241 poços totalizando 8084m. Devido à natureza favorável do terreno, que é muito estável, não necessitando de escoramento, a abertura dos poços não causou grande problemas. Amostras de canal foram retiradas e analisadas a intervalos de um metro. Os teores médios foram computados em intervalos de 10m. Esse trabalho, combinado com resultados anteriores dos furos de sonda, tornou possível a reavaliação das reservas de Araxá. Essas reservas do manto contém 8 milhões de toneladas de metal, suficientes para produzirem 5,2 milhões de toneladas de Nb, no produto final. Reservas na rocha fresca Quanto a rocha fresca, objetivando estudar a continuidade da mineralização de nióbio, foram efetuados seis furos de sonda profundos, atravessando todo o manto de intemperismo e penetrando as rochas subjacentes. Contataram-se teores do óxido superiores a 1% até a profundidade de 844m. Pretendendo avaliar essa parte não intemperizada, outros seis furos foram utilizados para sua cubagem. Baseados nesses furos de sonda foi possível quantificar uma reserva de nióbio na rocha fresca. Os cálculos realizados expressam uma reserva indicada de 936 milhões de toneladas com teor de 1,57%, resultando em 14,7 milhões de toneladas do óxido contido. 27 5 APLICAÇÃO DO NIÓBIO O nióbio possui muitas utilidades e aplicações em diversos ramos econômicos: da siderurgia á setores intensivos em tecnologia. A aplicação mais comum do nióbio, ao contrário dos demais metais refratários, encontra uso principalmente na siderurgia e ocasionalmente no segmento não metalúrgico. O Nióbio é muito utilizado pela metalurgia por causa das suas características físico-químicas, por ser resistente à corrosão, principalmente em meios ácidos e alcalinos fundidos, por não se oxidar facilmente. A principal aplicação do nióbio dá-se nos chamados aços de baixa liga e alta resistência (HSLA), utilizados em tubulações de grandes diâmetros, usados na construção civil, em obras de grande porte e na indústria automobilística. A liga ferro-nióbio, obtida através do processo de aluminotermia, é um importante insumo empregado na obtenção de alguns tipos de aços, como os microligados e inoxidáveis, com aplicação nas indústrias de construção civil, automotiva, naval, aeronáutica, espacial, na fabricação de tubulações (grades, estruturas, gasodutos e oleodutos) e de ferramentas de alta precisão. Nos aços microligados, mesmo com um reduzido consumo específico (cerca de 400g de Fe-Nb por tonelada de aço), o nióbio confere ao produto características de alta resistência mecânica, tenacidade e soldabilidade. Nos inoxidáveis a sua importância consiste em neutralizar o efeito do carbono e do nitrogênio, afastando assim o risco de deterioração do produto por corrosão. O perfil do consumo de nióbio distribui-se em: 75% na fabricação de aços microligas (sob a forma de ferronióbio); 12% são utilizados na fabricação de aços inoxidáveis resistentes ao calor, também sob a forma de ferronióbio; 10% (na produção de superligas na forma de óxido de nióbio); e 3% para outros usos (também na forma de óxido de nióbio). 28 O óxido de nióbio, que representa 13% do mercado mundial da substância, contém 99% de Nb2O5 e é a matéria-prima utilizada para obtenção de produtos de terceira geração: níquelnióbio, ferro-nióbio de alta pureza, óxidos especiais de nióbio (grau ótico e grau cristal) e nióbio metálico. A maior parte da produção de óxido de nióbio é destinada à indústria de superligas, na produção de supercondutores de energia, indústria aeronáutica, dispositivos eletrônicos, capacitores cerâmicos, indústria aeroespacial e indústria ótica. A distribuição, segundo os mercados consumidores de FeNb em aços, é de 29% em tubos, 28% em estruturais, 25% em automotivas, 10% em autopeças e 8% em outros, sendo a demanda influenciada pela concorrência tecnológica dos metais alternativos como titânio e ovanádio. Recentemente foi divulgado pelo site wikileaks, que o governo dos EUA, considera as jazidas de Nióbio em Araxá (MG), e a de Catalão (GO), como possíveis alvos terroristas. Pois é com o Nióbio do Brasil que os EUA, constroem seus principais armamentos bélicos. 29 6. PRODUÇÃO NO BRASIL O Brasil é o maior produtor mundial de nióbio, com aproximadamente 98% do total mundial, seguido pelo Canadá e Austrália, que respondem pelo percentual restante. Observe na tabela abaixo o crescimento da produção de Nióbio de 1997-2008: Numa análise comparativa da produção nacional de nióbio nos últimos 12 anos (1997-2008), verifica-se um aumento de 135,41% na produção do concentrado de pirocloro; 118,45% na produção do óxido de nióbio e de 162,42% na produção da liga ferro-nióbio. Entre 1997 e 1998 verificou-se um crescimento de 31,56% na produção do concentrado e 22,99% na liga ferro-nióbio. A construção do gasoduto Bolívia-Brasil influenciou fortemente a demanda pelo metal. As crises especulativas no sudeste asiático em 1997 e na Rússia em 1998 afetaram negativamente a produção de nióbio entre 1998-1999 e também no ano 2000. Em 2001 e 2002 a produção dos derivados de nióbio além de recuperar os níveis de produção antes das duas crises já mencionada, experimenta um crescimento relativo entre 2000 e 2002 de 32,42% para o concentrado de nióbio e de 32,69% na produção da liga ferronióbio. O aumento na produção foi resultado na melhoria das vendas, resultado do bom desempenho da indústria automobilística e aeronáutica, notadamente a européia, em razão da exigência de metais mais leves e resistentes. 30 No ano 2003, foi registrada uma queda na produção principalmente do concentrado de nióbio e do óxido de nióbio, com valores respectivos entre 2002 e 2003 de 10,44% e 12,95%. Este fato foi conseqüência da retração do mercado internacional, resultando na paralisação da planta de produção de óxido de nióbio e, pelo fato de se ter uma oferta superior à demanda e aos estoques. A partir de 2004, ocorre um aumento significativo da produção dos derivados de nióbio, principalmente o concentrado e a liga ferro-nióbio, em função do maior aquecimento da demanda no mercado mundial. O vertiginoso crescimento econômico dos países asiáticos na última década, principalmente a China e a Índia, contribuiu para o aquecimento do mercado de ferroligas, incluindo a liga ferro-nióbio, este crescimento foi mais acentuado entre 2006 e 2007, atingindo 19% da produção de concentrado e de 26,17% na produção da liga Fe-Nb. Já a produção de 2009 foi de: Contido no concentrado: 88.920 toneladas Liga Ferro-Nióbio: 34.746 toneladas Óxido de nióbio: 2.333 toneladas. Abaixo se encontra uma tabela de preços de óxidos de nióbio e de liga de Fe-Nb, no período de 1997-2008: 31 Num contexto histórico, os preços médios da Liga Ferro-Nióbio apresentaram relativa estabilidade no pós-guerra. Somente os dois choques do petróleo provocaram uma inflexão dos preços do produto. Em 1973 subiu de US$ 6.830 a tonelada para US$ 9.080 a tonelada um aumento de 33% e em 1978 de US$ 11.290 a tonelada para 13.870 a tonelada, um aumento de 23%. Entre 2006 e 2009, observa-se um forte aumento nos preços dos insumos a base de nióbio. O aumento aproximado foi de 220 % na liga Ferro-Nióbio e 133 % no óxido de nióbio. O forte aumento foi reflexo, principalmente, devido à elevada demanda da indústria siderúrgica chinesa, por aços de qualidade superior; além disso, os repasses na defasagem cambial (o real se valorizou frente ao dólar entre outubro de 2002 e agosto de 2008), realização de novos investimentos, além da renovação dos contratos, contribuíram para a elevação dos preços do metal. 32 7 COMERCIO O Brasil não realiza importações de nióbio desde 1993, sendo auto-suficiente para atender as demandas do mercado interno, além de suprir a quase totalidade da demanda mundial pelo produto. Entre 1997 e 2008, houve um crescimento nas exportações da liga Ferro-Nióbio, tanto em quantidade exportada, quanto em valores em dólares FOB. Em 1997, foram exportados 13.947 ton da liga Fe-Nb e em 2008, 48.562 ton, um crescimento de 248,2%. Já em valores exportados, em 1997 foi de US$ (FOB) 211.600,00 e em 2008, US$1.601.902,00, um crescimento de 557,1%. Quanto ao óxido de nióbio foi observada uma queda na quantidade e um aumento nos valores exportados quanto em valores exportados de 49,4% e 45,4% respectivamente. O contínuo aumento nas exportações da liga FeNb e a redução do óxido observadas neste período, principalmente a partir do ano 2000, deu-se em função da concorrência predatória no segmento de óxido de nióbio e de ligas grau vácuo, para as quais, o óxido é a matéria prima principal. Os principais países importadores, da liga fe-nb brasileira, neste período foram: Holanda (Países Baixos),Estados Unidos, Japão, China, Alemanha, Canadá, Coréia do Sul, México, Coréia do Norte, Índia, Taiwan (Formosa), Reino Unido, Arábia Saudita, Finlândia, Argentina, Itália, Venezuela e Rússia, representando mais de 95% do total exportado. 33 Balança comercial de Nióbio entre 1998-2009 Já no mercado interno toda a demanda de Ferro-Nióbio é atendida pela CBMM, de Araxá-MG. Os estados que mais consomem a liga estão concentrados no eixo sulsudeste, com destaque para Minas Gerais (56%), Espírito Santo (16%), Rio de Janeiro (12%) e São Paulo (5%), e as principais empresas consumidoras são: Usiminas/Cosipa (31%), Acesita (20%), CST (16%), Grupo Gerdau (9%), CSN (8%), Açominas (5%), dentre outras. 34 8 CONCLUSÃO Através do trabalho realizado constatou-se a grande importância do Nióbio Brasileiro frente ao mercado internacional. O Brasil é o maior produtor mundial e considerado auto-suficiente para atender a demanda do mercado interno, além de suprir a quase totalidade da demanda mundial pelo produto. O Nióbio é muito utilizado pela metalurgia, por causa das suas características físico-químicas (resistência à corrosão), em aços de baixa liga e alta resistência (HSLA), aplicação nas indústrias de construção civil, automotiva, naval, aeronáutica, espacial, na fabricação de tubulações (grades, estruturas, gasodutos e oleodutos) e de ferramentas de alta precisão. Enquanto o Brasil dá pouca importância e esse mineral com vastas qualidades e de incontáveis aplicações, países ricos gostariam de tê-lo extraído do seu solo. 35 9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS http://www.bndes.gov.br/SiteBNDES/export/sites/default/bndes_pt/Galerias/Arquivos/ conhecimento/setorial/is_g3_32.pdf http://www.slideshare.net/cenor/o-nibio-por-rui-pereira http://www.brasilwiki.com.br/noticia.php?id_noticia=37613 http://www.dnpm.gov.br/assets/galeriadocumento/balancomineral2001/niobio.pdf www.dnpm.gov.br/ http://www.mtaboca.com.br/port/home/ http://www.ibram.org.br/sites/1300/1382/00000042.pdf http://www.adimb.com.br/publicacoes_amazonia/Indice/Cap_VII.pdf http://www.cbmm.com.br/portug/capitulos/niobium/niobium.htm 36
