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Aplicação da FRX portátil na Classificação de Minério-Estéril de
Itabiritos e Ironstones
I Seminário de Fluorescência e Difração de Raios-X
Emílio Urbano D. Sc. Geólogo
AVANT DIGAMMA Consultoria Belo Horizonte, 10/09/2018
SUMÁRIO• Apresentação da AVANT DIGAMMA;• Geologia de Curto Prazo e Controle de
Qualidade;• A Importância da Amostragem e Preparação
Física de Amostras;• Metodologia de Uso da FRX portátil para Controle
de Qualidade;• Resultados e Discussão;• Conclusões.
1. APRESENTAÇÃO
• A empresa Avant Digamma atua no mercado de mineração desde 2013
e possui sede em Belo Horizonte/MG.
• O quadro societário é composto por geólogos e engenheiros de minas.
• Atua sempre em parceria com outros consultores sêniores e mantém
convênios com universidades para atendimento adequado a demandas
especiais e atualização técnica constante.
• O objetivo é desenvolver parcerias de longo prazo na prestação deserviços terceirizados.
3
1. APRESENTAÇÃO
• Os serviços oferecidos no mercado abrangem:
1. Topografia;2. Geofísica3. Geologia;4. Geotecnia;5. Geoestatística;6. Engenharia Mineral;7. Desenvolvimento da aplicação de FRX portátil e DRX.
4
Princípios Físicos da FRX
FRX
DRX
Eficiência em Produção e Prospecção Mineral
Longo tempo para liberação das
análises
Redução do teor das jazidas
Tomada de decisões rápidas na mina,
planta de beneficiamento ou
na prospecção
Uso mais eficiente do orçamento da
mina ou da prospecção
Tempo de máquinas paradas devido a
problemas de qualidade
Aumento de custo no beneficiamento
mineral
Tomada de ações corretivas nas operações ou
projetos de prospecção
Redução de custos com reagentes e
consumo de energia
PROBLEMA NECESSIDADE
Desafios do Controle de Qualidade na Mineração
• O super-ciclo das commodities minerais entre 2003 e 2011 foi um período sem precedentes de crescimento e investimentos.
• A indústria mineral agora precisa urgentemente aumentar a sua produtividade à medida que o teor e preço dos minério declina.
AusIMM Bulletion (2015)
Geologia de Curto Prazo e Controle de Qualidade
• A Geologia de Curto Prazo éresponsável pela validação domodelo geológico da Geologiade Longo Prazo, o quecompreende a classificação dosblocos entre minério e estéril combase em dados de campo.
• Esta validação é realizadaatravés das seguintes atividades:
1. Mapeamento das frentes de lavra2. Amostragem de superfície3. Sondagem
Desafios do Controle de Qualidade na Mineração
EstérilMinério
Al
P
Mn
Si
Fe
?????
Identificação visual
Plano de Lavra de Longo Prazo
Plano de Lavra de Curto Prazo
Plano X Realidade
Arroyo (2014); Rosiere et al (2008)
Tipos de Minério de Ferro no Quadrilátero Ferrífero
• São classificados de acordo com a concentração de elementos contaminantes,diferentes graus de compacidade e pela quantidade de umidade (PPC).
• Formaram-se pela combinação de processos metalogenéticos supergênicos ehipogênicos.
Arroyo (2014)
Critérios usados na classificação geometalúrgicade minérios de ferro:
• Granulometria• Fe• Si• Al• P• Mn• Mg• Ca• PPC
Classificação dos Tipos de Minério –Mina de Brucutu
Mapeamento Geológico
Nogueira (2009)
Canaletas Verticais (CAV) Canaletas Horizontais (CAN)
Formas de Amostragem de Frente de Lavra
Formas de Amostragem de Frente de Lavra
Canaletas Pontais (CAP)
Nogueira (2009)
Amostras de 75 Kg, 3 incrementos de 25 Kg
Amostra-gemdas
frentes delavra
Transporte das
amostras para o
laboratório
Preparação física das amostras
no laboratório
Análise química por FRX-
WDS
Introdução dos dados no sistema
1º DIA 3º DIA2º DIA 4º DIA 5º DIA
Modelo Geológico de Longo
Prazo
Mapeamento e
AMOSTRAGEMpara
validação pela Geologia de Curo Prazo
Minério Estéril
Processo de Validação Minério/Estéril no Modelo Geológico e Análises
Químicas
Oportunidade de uso da FRX portátil• Cerca de 5 dias para liberar os resultados das análises químicas.• Necessidade de resposta rápida para alocação de
equipamentos (escavadeiras, caminhões, perfuratrizes, etc).
Importância da Qualidade da Amostragem
Antes de falar sobre FRX portátil é importante
falar de qualidade de amostragem!
Praticamente todas as decisões tomadas sobre
um projeto mineiro são baseados em DADOS e
AMOSTRAS, que por sua vez devem apresentar
QUALIDADE, pois envolvem capital;
A base do projeto é a amostragem.
O sucesso do uso da FRX portátil irá depender
da qualidade da amostragem.
Instrumentação e Análise
INTERFERÊNCIAS ANALÍTICAS – PREPARAÇÃO DA AMOSTRA:
• As interferências são minimizadas através da preparação adequada dasamostras (moagem, homogeneização e quarteamento), o que deve serfeito quando são desejadas análises quantitativas de qualidade.
Tempo e recursos destinado à preparação
das amostrasAnálises
quantitativas de
MELHORqualidade
Análises quantitativa
s de PIORqualidade+ -
Otimização da Amostragem para Controle de Qualidade
Abzalov et al. (2011)
Otimização da Amostragem para Controle de Qualidade
Equipamento de Amostragem de Campo
Equipamento Portátil de Cominuição
LinkedIn – ReflexNow - March 2018: Our end-to-end In-Field Geoanalysis solution can fit into the back of a ute! Here it is at the Rio Tinto Exploration Drill camp in Midvale. Find out more : http://ow.ly/FASJ30iXnlR
Equipamentos DesenvolvidosEspecificamente para a Preparação Física
de Amostras - REFLEX
Equipamentos de Divisão de Amostras
Localização das Minas de Capão Xavier e Mar Azul
Capão Xavier
Mar Azul
20 amostras de itabiritos foram analisadas por FRX portátil e comparadas com as análises de FRX-WDS para avaliar a acurácia da classificação em estéril e minério das amostras.
• Equipamento Delta Premium• Amostras moídas abaixo de 1 mm• Não foram usados sacos plásticos• 2 minutos de análise• Cerca de 30 gramas para análises• Modo de análise: Mining Mode• Teor de corte considerado: 54% de Fe
Metodologia
Descrição, coleta e envio da
amostra para o laboratório.
Processamento da amostra em britador
de mandíbulas.
Separação das sub amostras
por granulometria
e da sub amostra global.
Cálculo da PPC, produção
das pastilhas fundidas e
análise por FRX-WDS.
Etapa de Campo Etapa de Preparação Física Etapa de AnáliseQuímica
Os intervalos granulométricos das sub amostras:• acima de 6,3mm;• entre 6,3 e 1mm;• entre 1 e 0,15mm• abaixo de 0,15mm• Amostra global
Retirada de alíquota de 100g da sub amostra
global e redução do tamanho
abaixo de 1mm.
Processo de Obtenção das Amostras
Classificação minério-estéril e tipos de minério a partir do teor de ferro (FRX-WDS)
AMOSTRA Fe (%) Tipologia Minério Minério/Estéril593 66.41 Hematitito Minério605 65.22 Hematitito Minério654 69.02 Hematitito Minério540 64.51 Hematitito Contaminado Minério608 63.84 Hematitito Contaminado Minério662 63.68 Hematitito Contaminado Minério458 55.92 Itabirito Rico Minério497 61.41 Itabirito Rico Minério499 61.42 Itabirito Rico Minério503 54.02 Itabirito Rico Minério506 58.34 Itabirito Rico Minério544 56.17 Itabirito Rico Minério562 56.30 Itabirito Rico Minério589 61.28 Itabirito Rico Minério441 49.44 Itabirito Estéril545 48.04 Itabirito Estéril546 51.31 Itabirito Estéril552 52.05 Itabirito Estéril663 51.12 Itabirito Estéril555 42.03 Itabirito Pobre Estéril
FRX-WDS Classificação Fe (%)Hematitito Fe > 65Hematitito Contaminado 62 < Fe < 65Itabirito Rico 54 < Fe < 62Itabirito 46 < Fe < 54Itabirito Pobre Fe < 46Teor de Corte 54%
Cálculo do Fator de Calibração do Fe para a FRX portátil
• Cada mina precisa de fatores de calibração diferentes.
• É fundamental analisar o banco de dados de forma criteriosapara escolher amostrasrepresentativaspara calcular fatores de calibração que funcionem.
AMOSTRA FRX Portátil WDS441 43.37 49.44458 50.59 55.92497 56.99 61.41499 55.55 61.42503 48.22 54.02506 51.64 58.34540 58.56 64.51544 46.07 56.17545 36.63 48.04546 47.69 51.31552 39.78 52.05555 35.40 42.03562 48.98 56.30589 54.63 61.28593 60.33 66.41605 58.93 65.22608 57.61 63.84654 63.31 69.02662 54.96 63.68663 44.22 51.12
Fe
Distribuição do teor de Fe e contaminantes: variáveis parcialmente dependentes
0
10
20
30
40
50
60
70
801 12 23 34 45 56 67 78 89 100
111
122
133
144
155
166
177
188
199
210
221
232
243
254
265
276
287
298
309
320
331
342
353
364
375
386
397
408
419
430
441
452
463
FeT
SiO2
Al2O3
Classificação minério-estéril com FRX portátil e COM fator de calibração
Somente uma amostra de estéril foi classificada como minério, o que corresponde à 5% de erro na classificação. Além disto, quatro amostras de minério e uma de estéril foram classificadas como diferentes tipos de itabirito, o que impacta negativamente no processo de blending.
AMOSTRA Fe (%) Tipologia Minério Minério/Estéril593 65.19 Hematitito Minério605 64.88 Hematitito Contaminado Minério654 67.82 Hematitito Minério540 63.51 Hematitito Contaminado Minério608 64.43 Hematitito Contaminado Minério662 61.47 Itabirito Rico Minério458 59.12 Itabirito Rico Minério497 62.19 Hematitito Contaminado Minério499 63.02 Hematitito Contaminado Minério503 55.49 Itabirito Rico Minério506 59.24 Itabirito Rico Minério544 54.93 Itabirito Rico Minério562 57.11 Itabirito Rico Minério589 61.69 Itabirito Rico Minério441 51.53 Itabirito Estéril545 44.98 Itabirito Pobre Estéril546 55.81 Itabirito Rico Minério552 48.37 Itabirito Estéril663 52.38 Itabirito Estéril555 45.48 Itabirito Pobre Estéril
FRX Portátil - Com Fator de Calibração
Estéril classificado como minério
Minério classificado
como estérilEstéril
Minério
%
Classificação mineiro-estéril com FRX portátil e SEM fator de calibração
AMOSTRA Fe (%) Tipologia Minério Minério/Estéril593 60.33 Itabirito Rico Minério605 58.93 Itabirito Rico Minério654 63.31 Hematitito Contaminado Minério540 58.56 Itabirito Rico Minério608 57.61 Itabirito Rico Minério662 54.96 Itabirito Rico Minério458 50.59 Itabirito Estéril497 56.99 Itabirito Rico Minério499 55.55 Itabirito Rico Minério503 48.22 Itabirito Estéril506 51.64 Itabirito Estéril544 46.07 Itabirito Estéril562 48.98 Itabirito Estéril589 54.63 Itabirito Rico Minério441 43.37 Itabirito Pobre Estéril545 36.63 Itabirito Pobre Estéril546 47.69 Itabirito Estéril552 39.78 Itabirito Pobre Estéril663 44.22 Itabirito Pobre Estéril555 35.40 Itabirito Pobre Estéril
FRX Portátil - Sem Fator de Calibração
Cinco amostras de minério foramclassificadas como estéril, o quecorresponde à 25% de erro naclassificação minério/estéril.
Estéril classificado como minério
Minério classificado
como estérilEstéril
Minério
%
Distribuição do Erro X Teor de Ferro
Orey (1998)
Aplicação da FRX portátil na classificação do minério do Depósito de Ferro de Moncorvo
S1 Titan e Delta Premium 6000
Metodologia
• Foi avaliado a acurácia, precisão e limites de detecção dos elementos maiores (Al, Si, P, Fe), menores (K, Ca, Ti, Mn) e traço (V e Cr);
• Foram testadas 16 amostras moídas abaixo de 75 µm;• Não foram usados sacos plásticos;• Modo de análise: Mining Mode;• 25 gramas de amostra para análise;• 90 segundos de análise;• Análises em três pontos diferentes das amostras;• Os resultados foram comparados com FRX-WDS e ICP-MS.
Metodologia
Seguiu-se um sistema de classificaçãosemelhante ao proposto por Hall et al.(2011) para a avaliar a qualidade dasanálises;
ResultadosComparou-se a acurácia e precisão do Titan e doDelta. Observou-se que o último apresentou acuráciasuperior devido à possibilidade de se aplicar fatores decalibração, exceto para o P.
Testes de Acurácia Testes de Precisão
Acurácia das Análises de FRX portátil
*Apoio da DRX para controle mineralógico
Tipo de minério Fe2O3 (%) SiO2 (%) Al2O3 (%) P2O5 (%)minério rico 50 - 70 15 - 35 0 - 5 >2
minério intermediário 30 - 50 35 - 50 .5-10 .1-2minério pobre 15 - 30 50 - 80 .10-15 0 - 1
Aplicação da FRX portátil na Classificação Química de Minérios
Aplicação da FRX portátil na Classificação Química de Minérios
Delta S1 Titan Delta S1 TitanIguais 14 10 6 6
Diferentes 2 6 10 10
Fe2O3 (%) SiO2 (%)Comparação FRX-WDS e FRXp
Delta S1 Titan Delta S1 TitanIguais 6 2 6 11
Diferentes 10 14 10 5
Al2O3 (%) P2O5 (%)Comparação FRX-WDS e FRXp
Tipo de minério Fe2O3 (%) SiO2 (%) Al2O3 (%) P2O5 (%)minério rico 50 - 70 15 - 35 0 - 5 >2
minério intermediário 30 - 50 35 - 50 .5-10 .1-2minério pobre 15 - 30 50 - 80 .10-15 0 - 1
Critérios para classificação química dos minérios de Moncorvo:
DISCUSSÃO• Observou-se que o uso do Fator de Calibração é fundamental para
o controle de qualidade de minério-estéril correto.• Os erros foram maiores em relação aos contaminantes (P, Al, Si) por
se tratar de elementos leves e mais difíceis de se quantificar.
CONCLUSÃO• Os resultados indicam que a FRX portátil pode ser usada de forma
bem sucedida para o controle de qualidade minério-estéril sefatores de calibração forem aplicados, bem como técnicas deamostragem adequadas e um programa de QA-QC com apoio deanálises laboratoriais.
Muito obrigado!
Contato: [email protected]
Lições Aprendidas no Desenvolvimento da DRX e Refinamento de
Rietveld para a Classificação Mineralógica de Minérios de Ferro Complexos
I Seminário de Fluorescência e Difração de Raios-X
Emílio Urbano D. Sc. Geólogo
AVANT DIGAMMA Consultoria
SUMÁRIO• Exemplos de aplicação da DRX para Prospecção e
Controle de Qualidade de Processamento Mineral• Metodologia de Uso da FRX portátil para Controle
de Qualidade• Resultados e Discussão• Conclusões
Princípios Físicos da DRX
Sarrazin et al. (2005)
Análises Mineralógica para Prospecção Mineral
• Alteração hidrotermal tipicamente possui granulometria fina;• Geralmente depende de cores para a identificação a olho nú;• Normalmente se usa a geoquímica para inferir a mineralogia ao
invés de quantificá-la.
Dificilmente se estima a mineralogia Granulometria muito fina
Estudos petrográficos• Demanda muito tempo para confeccionar as
lâminas e descrevê-las;• Difícil de se diferenciar minerais de grupos
minerais semelhantes.
Análises Mineralógica para Prospecção Mineral
Análises Mineralógica para Prospecção Mineral
Importância da DRX para prospecção de metais:• Assembleias minerais são usadas como guia para prospecção de
depósitos;• Fornece dados que ajudam a definir ambiente geológico, como
temperatura, pressão, fluidos...
Hedenquistet al. 2000
Uvarova et al. (2014)
Integração DRX Log de Sondagens
Aplicação da DRX para prospecção de Ouro
Importância da Mineralogia
Zona de minério
Zona de transição
Estéril
PhyllicIlitaRock buffered
PotássicaAdularia-ilita-piriteZona de transição
EpidotoAdularia-epidotoFluid bufferedAlta temperatura Zonamento da Alteração
Comparação Aparelhos de DRX
Aplicação da DRX para prospecção de Ouro
• Principal descoberta:• Zonas de mais alto teor associadas à zonas com 60-80% de adularia e 20-40%
de argilas.• Mistura de fluidos
• Mas como saber se estes resultados são confiáveis?
0.01
0.10
1.00
10.00
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Adularia/(Adularia + Total clays)
Au (g
/t)
Verificação dos Resultados
Análises Mineralógica para Prospecção e Processamento Mineral
• Identificação e Quantificação dos minerais de minério, alguns exemplos:
Identificação e quantificação dos minerais portadores de Lítio.
Análise da apatita na lavra, processamento, produto ou rejeito.
Identificação e quantificação dos minerais portadores de ETRs.
Identificação e quantificação dos minerais portadores de K (carnalita e silvita).
Análises Mineralógicas para Controle de Processos na Mineração
https://hanoverxypz.fr.gd/magnetite-iron-ore-processing.htm
DRX DRX DRX DRX DRX DRX
Análises Mineralógicas para Bauxita - MRN
Antoniassi (2010)
Análises Mineralógicas para Cobre – Mina Sossego
Shimizu (2012)
Aparelhos Testados - TERRA
Uso de suporte vibratório de amostras
Desenvolvimento do TERRA
Sojourney (1997)11.5 kg
MER (2004)185 kg
MSL Curiosity (2012)900 kg
• Spirit• Opportunity
CheMin 10 kg
Desenvolvimento do TERRA
Aparelhos Testados – X’Pert
Uso de suporte fixo de amostras
DRX Convencional
• Pastilhas prensadas• < 10 µm• Necessário grãos com tamanhos homogêneos
Mdpi.com
Metodologia
• Foram testadas 16 amostras moídas abaixo de 75 µm;• 15 minutos de tempo de análise;• Ângulo de leitura (2θ): 5 a 55°;• Tubo de Co no Terra e Cu no X’Pert;• Programas usados: HighScore Plus e PCW.
Amostras
Ocorrem dois tipos mineralógicos:• Óxidos de ferro, quartzo, fosfatos e muscovita• Óxidos de ferro, quartzo, fosfatos e clorita
A B
C D
Resultados
• Definição de 4 conjuntos com base no grau de similaridade entre as amostras.
Resultados
• Identificação da mineralogia nos difratogramas gerados pelos dois aparelhos.• Uso de lâminas para identificação das amostras com mineralogia mais
complexa.• Possível observar a influência da orientação preferencial nos picos dos
minerais placóides
Este efeito é causado pela orientação preferencialdestes minerais segundo a família de planoscristalográficos (002), (001)
ResultadosAnálise quantitativa por Refinamento de Rietveld com os difratogramas dos dois aparelhos.
Rp Rwp Rp RwpFEL1 4.41 6.11 14.35 20SM-083C 6.92 9.68 17.71 24.46SM-120 7.58 10.66 21.84 29.24SM-121 5.69 7.92 11.31 15.28SM-065 7.35 10.36 31.85 42.71SM-096 7.63 10.41 34.02 48.25M3b 7.14 10.36 19.31 27.76M5 7.61 10.86 27.7 38.26M14 5.66 8 14.72 20.51M15 5.59 7.4 10.24 14.03M18 5.23 6.72 11.36 15.41M19 5.35 6.9 11.49 15.57M25 7.62 10.83 21.55 29.6M29 6.7 8.67 15.14 20.87M31 6.77 9.07 22.78 33.2M34 6.6 8.65 13.24 17.76MÉDIA 6.49 8.91 18.66 25.81Desv. P. 1.03 1.60 7.46 10.47Máximo 7.63 10.86 34.02 48.25Mínimo 4.41 6.11 10.24 14.03
TERRA X'Pert
Quantificação de Minerais Placóides
y = 0.9642x + 27.163R² = 0.9134
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100
TER
RA
FRX-WDS
SiO2
y = 0.6158x - 2.4164R² = 0.5062
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100
X'PE
RT
FRX-WDS
SiO2
y = 0.3686x + 7.4134R² = 0.1312
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 20 40 60 80
X'PE
RT
FRX-WDS
Fe2O3
y = 1.3545x - 3.5104R² = 0.6042
0
5
10
15
20
25
30
0 10 20 30
TER
RA
FRX-WDS
Al2O3
y = 0.1403x + 3.799R² = 0.4885
0
5
10
15
20
25
30
0 10 20 30
X'PE
RT
FRX-WDS
Al2O3
y = 0.6719x - 0.5554R² = 0.2912
-1
0
1
2
3
4
5
0 1 2 3 4 5
TER
RA
FRX-WDS
P2O5
y = 1.1156x - 0.9542R² = 0.3614
-1
0
1
2
3
4
5
0 1 2 3 4 5
X'PE
RT
FRX-WDS
P2O5
Distribuição Mineralógica do Fe2O3 e SiO2
em uma Amostra
Atenção: é necessário quantificar a fase amorfa com padrões internos!
Conclusões
• O efeito da orientação preferencial dos minerais placóides foi bemmenos intenso nas análises do TERRA em comparação com asanálises do X’Pert;
• O X’Pert quantificou melhor minerais com concentrações entre 1 e3% do que o TERRA devido à melhor resolução e menor largura àmeia altura (FWHM);
• Apesar de terem sidos usados tubos com materiais diferentes, oefeito da orientação preferencial deve ter sido a maior fonte de errosnas análises quantitativas.
Conclusões• As operações de processamento mineral realizam o tratamento, ou
concentração, de minerais e não de elementos, por isto éfundamental que se conheça a mineralogia dos minérios de minério eganga para que sejam empregadas as etapas de concentração maisadequadas;
• Contudo, devido à necessidade de se realizar o processamento dosdados da DRX no escritório, a FRX portátil ainda pode ser umaferramenta útil para o controle de qualidade por causa da capacidadede fornecer informações em tempo real;
• É necessário realizar testes para a aplicação da FRX e DRX portátil emcada depósito mineral para que se possa utilizar estratégiasadequadas de amostragem, preparação de amostras e análises.
Automação Laboratorial
Emprego de robôs colaborativos na automação de
etapas do processo de análises
laboratoriais
Principais diferenças entre a FRX portátil e a DRX
• A DRX exige mais dedicação no tratamento dos dados;• A FRX portátil possui limite de detecção bem menor;• A DRX não pode ser aplicada com preparação física de amostras
mínima como a FRX portátil;• O uso bem sucedido de ambas as técnicas exigem a aplicação de bons
planos de amostragem e programas de QA-QC;• Os padrões para DRX são relativamente mais complexos do que a FRX
portátil;• É necessário quantificar a fase amorfa na DRX.
Muito obrigado!
Contato: [email protected]