Processamento hidrometalúrgico de rejeitos de minério de ferro

Abstract

O gerenciamento de rejeitos de minério de ferro é um dos principais desafios do setor mineral, especialmente pelos volumes gerados e pelos riscos decorrentes de sua disposição. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi discutir os efeitos da disposição de rejeitos, as alternativas de aproveitamento e as oportunidades associadas ao processamento hidrometalúrgico. A lixiviação, com uso de ácido clorídrico (HCl) à quente, foi investigada e os parâmetros de temperatura, concentração ácida, relação sólido-líquido e tempo avaliados. Através da lixiviação foi possível obter uma elevada recuperação do ferro no licor (>99%), além de uma fração sólida rica em sílica (>90%). Um estudo cinético foi realizado a partir do modelo de núcleo encolhido (shrinking core model - SC) e constatou-se que o processo é regido, majoritariamente, pela reação de difusão interna. Os produtos do processamento hidrometalúrgico foram caracterizados e avaliados sob a perspectiva do seu aproveitamento em segmentos estratégicos. O licor férrico (FeCl3) foi testado como coagulante e apresentou resultados satisfatórios para o tratamento de água. Esse produto também foi avaliado como precursor para síntese de óxidos de ferro, resultando em um produto isento de sílica, composto basicamente por hematita (92%) e com propriedades compatíveis com aplicações no âmbito da indústria de pigmentos e na siderurgia. Para tal, uma rota simplificada de precipitação/conversão térmica foi desenvolvida, a qual resultou em uma recuperação metalúrgica de ferro de 84%. A fração sólida, rica em sílica, foi investigada como material cimentício suplementar que proporcionou uma substituição de até 20% do cimento Portland, sem causar prejuízos na resistência à compressão das pastas de cimento. Ainda, a incorporação do rejeito após a lixiviação representou uma redução de 21% na emissão de CO2. Além da exequibilidade técnica, discutiram-se os aspectos econômicos e de produtividade da rota proposta, os quais apontam indícios favoráveis para a obtenção de produtos com valor agregado significativo. Assim, pode-se concluir que a hidrometalurgia é uma alternativa promissora para o aproveitamento de rejeitos de minério de ferro, garantindo a máxima recuperação de recursos naturais, a integração de setores industriais estratégicos e a geração de valor para materiais que atualmente são negligenciados na forma de passivos ambientais, aspectos esses condizentes com o desenvolvimento sustentável, as práticas ESG e a perspectiva da mineração zero resíduos.

The management of iron ore tailings is one of the main challenges of the mineral sector, especially due the volumes generated and the risks arising from their disposal. In this context, the objective of this work was to discuss the effects of tailings disposal, the alternatives of use, and the opportunities associated with hydrometallurgical processing. Leaching, with the use of hydrochloric acid (HCl), was investigated and the parameters of temperature, acid concentration, solid-liquid ratio, and time evaluated. Through leaching it was possible to obtain a high recovery of iron in the liquor (>99%), and a silica-rich solid fraction (>90%). A kinetic study was performed from the shrinking core model, and it was found that the process is governed, mostly, by the internal diffusion reaction. The products of the hydrometallurgical processing were characterized and evaluated from the perspective of their use in strategic segments. Ferric liquor (FeCl3) was tested as a coagulant and showed satisfactory results for water treatment. This product was also evaluated as a precursor for the synthesis of iron oxides, resulting in a silica-free product, composed basically of hematite (92%) and with properties compatible with applications in the pigment and steel industry. For that purpose, a simplified precipitation/thermal conversion route has been developed, which resulted in an iron metallurgical recovery of 84%. The solid fraction, rich in silica, was investigated as a supplementary cementitious material that provided a replacement of up to 20% of Portland cement, without causing losses in the compressive strength of cement pastes. In addition, the incorporation of tailings after leaching represented a 21% reduction in the emission of CO2. Beyond technical feasibility, the economic and productivity aspects of the proposed route were discussed, which indicate favorable markers for obtaining products with substantial added value. Thus, it can be concluded that hydrometallurgy is a promising alternative for processing iron ore tailings, ensuring maximum recovery of natural resources, the integration of strategic industrial sectors, and the generation of value for materials that are currently neglected in the form of environmental liabilities. These points are consistent with sustainable development, ESG practices and the perspective of zero waste mining.