Universidade Federal de Pernambuco Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral

1. Universidade Federal de PernambucoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mineral Bentonita Disciplina: Tecnologia de Minerais Industriais Professor: Luís Carlos Bertolino Recife, 2009 Tiago Magalhães e Lívia Campêlo

2. Bentonita

3. Características

4. Características O nome vem de um depósito em Fort Benton, EUA. Existem alguns tipos de bentonitas e seus nomes dependem dos elementos predominantes, tais como K, Na, Ca, e Al. O tipo mais normal é a cálcica.

5. Características As bentonitas da Boa Vista são cálcicas e para serem usadas industrialmente devem ser ativadas com carbonato de sódio (barrilha) para que se tornem sódicas. A bentonita que ocorre na Paraíba é encontrada numa variedade de cores que levou à denominação dos tipos conhecidos localmente como chocolate, bofe, chocobofe e verde lodo.

6. Características Em (A) pilhas de estoque de bentonita, em (B), ativação da bentonita com barrilha – UBM (União Brasileira de Mineração)

7. Características Fluxograma das operações de ativação da bentonita na UMB

8. Características A bentonita é tixotrópica. Neste tipo de estrutura, as folhas de tetraedros de lamelas diferentes encontram-se adjacentes, ficando os átomos de oxigênio em posições opostas, levando a uma fraca ligação entre as camadas. Além disso, existe forte potencial repulsivo na superfície das lamelas resultante do desbalanceamento elétrico.

9. Características Estes dois fatores contribuem para o aumento da distância entre as camadas quando em presença de água. A esmectita, então, possui uma rede capaz de sofrer expansão, na qual todas as superfícies das camadas estão disponíveis para a hidratação e troca de cátions, sendo esta a sua principal característica (Moore e Reynolds, 1989). Veja esquema:

10. Características Representação esquemática da estrutura das lamelas de uma esmectita dioctaédrica.

11. Usos

12. Usos A elevada superfície específica, a grande capacidade de troca catiônica (CTC) e tixotropia lhe conferem propriedades muito específicas e lhe permitem aplicações nas mais diversas áreas. A propriedade tixotrópica também faz a bentonita sódica útil como um selante, especialmente para a vedação de sistemas de dispositivos subsuperficiais para deposição de combustível nuclear e para quarentenas de poluentes metálicos de águas de subsolo.

13. Usos Usos similares incluem construção de muros de contenção, impermeabilização de paredes no subsolo e formação de outras barreiras impermeáveis: para selagem externa de poços, para selagem de poços velhos, ou como um forro na base de aterros sanitários para impedir a migração do chorume.

14. Usos Os principais segmentos consumidores de argila bentonítica no mercado nacional são: • Indústria petrolífera (agente tixotrópico nas perfurações dos poços de petróleo); • Indústria siderúrgica (pelotização de minério de ferro); • Indústria de fundição (aglomerante em sistemas de areia verde - demonstrando-se o melhor aglomerante utilizado pelas indústrias de fundição em seus processos de moldagens de peças críticas de ferro fundido, aço e ligas não-ferrosas);

15. Usos Cont. • Indústria de tintas e vernizes (espessante); indústria vinícola (elemento filtrante e clarificante de vinhos e sucos); • Indústria da construção civil (impermeabilizante de barragens, metrôs, aterros sanitários); perfuração de poços artesianos (estabilizador de solos); • Indústria alimentícia animal (componente inerte – veículo – para rações); • Indústria farmacêutica e de cosméticos.

16. Reservas

17. Reservas Devido à abundância de reservas mundiais de bentonita, a sua estimativa não vem sendo publicada. As reservas medida e indicada oficiais brasileiras medem 41,4 (preliminar) e 27,5 (revisada) milhões de toneladas em 2007. O estado do Paraná tem a maior porção das reservas medidas (38,6%), enquanto a Paraíba tem a maior parte das indicadas (88,2%). No total (medida + indicada), as reservas paraibanas representam 55% do total e as paranaenses, 24%.

18. Lavra

19. Lavra Bentonitas brasileiras e do Wyoming A lavra da bentonita é feita usando o método strip mining, a espessura da bentonita varia de 2 a 3 metros e apresenta um comprimento de 2 a 5 km (no Wyoming). Um scraper é usado para fazer o decapeamento, o carregamento é feito por pá carregadeirae o transporte até a unidade de beneficiamento é feito por caminhões fora de estrada.

20. Lavra No inverno é praticamente impossível trabalhar na frente de lavra pois o chão fica escorregadio, a estratégia para não parar é compensar na explotação nos dias secos e armazenar no pátio da usina para processamento nos dias chuvosos.

21. Lavra Dependendo da natureza do produto que se deseja obter, os mineradores de bentonita da região já têm bastante experiência sobre qual tipo de argila deve ser processada. Em algumas situações é feita, inclusive, blendagem dessas argilas, em função também do produto que se deseja obter.

22. Beneficiamento

23. Beneficiamento As bentonitas da Paraíba são processadas da seguinte maneira: • Desintegração; • Adição de 2,5 a 3% de barrilha; • Homogeneização; • Laminação ou extrudagem; • Cura; • Secagem; • Moagem; • Classificação pneumática e ensacamento.

24. Beneficiamento Algumas empresas adicionam barrilha a seco, outras a úmido. Varia também o tempo de ativação e a secagem do material (através do sol ou secador rotativo).

25. Produção

26. Produção A produção mundial de bentonita em 2007 obteve um acréscimo de 0,4%. A produção brasileira de bentonita beneficiada avançou 1,4% em relação a 2007.

27. Produção Em 2007, a Paraíba produziu 291.737,6 t, o equivalente a 88,5% de toda a bentonita bruta brasileira.

28. Empresas

29. Empresas Oficialmente, quatorze empresas atuam neste segmento no país. A maior delas é a Bentonit União Nordeste. A queda na produção bruta pode estar relacionada à paralisação da lavra, por razões técnicas e econômicas, de duas empresas: • União Brasileira de Mineração S/A; • Süd Chemie do Brasil LTDA, ambas localizadas em Boa Vista/PB.

30. Empresas A Bentonit União Nordeste situada em Boa Vista/PB, até 2007, produziu exclusivamente bentonita do tipo ativada e contribuiu com 98,7% deste produto produzido no Brasil, seguida da empresa Bentonita do Paraná Mineração Ltda., localizada em Quatro Barras/PR, com 1,3%.

31. Importação

32. Importação Os gráficos abaixo mostram os principais países de origem para as respectivas categorias: Para semimanufaturados foram os EUA (100%).

33. Consumo Interno

34. Consumo interno Os dados relativos ao consumo estimado de bentonita bruta, no ano de 2007, indicaram a seguinte distribuição: extração de petróleo/gás (54%) e pelotização (46%). O município de Boa Vista/PB foi o responsável por 88% das vendas de bentonita bruta em 2007. Campina Grande/PB, 8,9% e Pocinhos/PB, 3,10%.

35. Consumo interno O destino das vendas de bentonita beneficiada (moída seca) se distribuiu nos seguintes Estados: São Paulo com 53,5%, Minas Gerais com 30,7%, Paraná com 5,2%, Rio Grande do Sul com 4,65%, Santa Catarina com 3,4% e Bahia com 2,6%. As finalidades industriais para a bentonita moída seca se distribuíram entre graxas e lubrificantes com 78,7%, fertilizantes com 11,1%, óleos comestíveis com 7,7% e fundição com 2,4%.

36. Consumo interno O destino das vendas da bentonita ativada foi apurado entre os seguintes Estados: Espírito santo com 44,4% Minas Gerais com 27,7%, Rio Grande do Sul com 11,6%, Santa Catarina com 9,6%, São Paulo com 5,3%, e Rio de Janeiro com 1,4%. Os usos industriais da bentonita ativada se distribuíram entre: pelotização de minério de ferro com 63%, fundição com 19,7%, ração animal com 11,6%, extração de petróleo e gás com 5,5% e outros produtos químicos com 0,2%.

37. Difração de Raio-X

38. Difração de Raio-X De acordo com Aranha, I. B. et al. a difração de raios X das bentonitas, em sua forma integral e fracionada, permitiu a caracterização das fases cristalinas presentes. O fracionamento das bentonitas permitiu uma melhor caracterização, não só porque forneceu uma fração rica em argilominerais, mas também porque facilitou a identificação de outros minerais originalmente presentes em menor quantidade.

39. Difração de Raio-X Difratogramas de raios X das bentonita Verde Lodo: E – esmectita; C – caolinita; F – feldspato; Q – quartzo; M – mica.

40. Infravermelho

41. Infravermelho Os espectros de infravermelho das bentonitas brasileiras apresentaram bandas características de esmectita (van der Marel e Beutelspacher, 1976). Foi observada a presença de caolinita nas amostras CBPM A, CBPM B (amostra mais superficial e mais profunda, respectivamente) e Verde Lodo (confirmando os dados de DRX).

42. Infravermelho Espectros de infravermelho das bentonitas

43. Infravermelho As análises mostraram que as bentonitas brasileiras estudadas apresentam comportamento de desidroxilação, enquanto que a do Wyoming apresenta o comportamento convencional das montmorilonitas.

44. ATD-TG

45. ATD-TG Segundo Todor (1976), a endoterma relativa à desidroxilação das esmectitas pode ser correlacionada à natureza dos cátions em sua estrutura cristalina, uma vez que as hidroxilas estruturais estão quimicamente ligadas a estes cátions.

46. Importância das Análises

47. Importância das Análises As técnicas analíticas utilizadas foram úteis para a caracterização e diferenciação das bentonitas e para explicar seus diferentes comportamentos. A espectroscopia na faixa do infravermelho e as análises térmicas evidenciaram a presença importante de ferro nas bentonitas brasileiras e de alumínio na bentonita americana. Confirmou-se a melhor performance da bentonita americana em relação às brasileiras para aplicação em fluidos de perfuração.

48. Outras informações

49. Outras informações O Brasil importa a bentonita sódica, pois atualmente não há reservas deste bem mineral e a produção, por conseguinte, somente pode ser obtida pela ativação do produto bruto. O aumento de usinas siderúrgicas no Brasil, as quais utilizam minério pelotizado, podem incrementar a utilização de bentonita. As principais aplicações deste mineral no campo da pelotização de minério de ferro, fundição e extração de petróleo e gás, em consonância com a atual expansão econômica brasileira e mundial, podem garantir demandas crescentes ou constantes por bentonita.

50. Outras informações A Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária – Embrapa, em 2003, pesquisou bentonita ativada e gelatina como agentes de clarificação para o suco de caju. Os resultados obtidos indicaram que o uso da bentonita promove a otimização da operação de filtração, possibilitando a obtenção de um produto límpido, brilhante e com reduzida adstringência. O produto apresenta um padrão de qualidade condizentes com outros sucos clarificados existentes no mercado. O suco de caju atualmente é comercializado nas formas de suco integral, suco concentrado e o clarificado, popularmente conhecido pelo nome “cajuína”.