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GRAVEL ISSN 1678-5975 Junho - 2008 V. 6 n 1 99-124 Porto Alegre

Recursos Minerais Marinhos: Pesquisa, Lavra e Beneficiamento Souza K.G.1 & Martins L.R.2 1 Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais CPRM/MME ([email protected]); 2 Centro de Estudos de Geologia Costeira e Ocenica CECO/IG/UFRGS.

RESUMO

Recentes estudos desenvolvidos em nosso meio sobre a potencialidade nacional, em termos de recursos minerais marinhos de guas rasas e de guas profundas, tem propiciado uma anlise mais apropriada com relao pesquisa, lavra e beneficiamento dos mesmos.

No presente trabalho so analisados estes trs aspectos no estudo de granulados litoclsticos, granulados bioclsticos, placeres de minerais pesados e fosforita no campo dos minerais ocorrentes na interface sedimento/gua, enquanto enxofre, evaporitos, carvo e hidratos de gs so includos como depsitos subsuperficiais. Ndulos polimetlicos, crostas cobaltferas e sulfetos polimetlicos so analisados entre os recursos de mar profundo.

Os primeiros incluem depsitos de acentuado interesse scio-econmico, enquanto os ltimos direcionam para um status poltico-estratgico importante.

ABSTRACT

Recent studies developed on the national potentiality regarding to the shallow and deep waters marine minerals resources, conduced to a more appropriate analysis in relation with the research, mining and benefit of these commodities.

Through the present work, these three aspects are analyzed in the study of lithoclastic aggregates, bioclastic aggregates, heavy minerals placers, phosporite in the realm of occurrence at the interface sediment/water; while sulphur, evaporites, coal and gas hydrates are included as subsuperficial deposits. Polymetallic nodules, cobaltiferous crusts and polymetallic sulphides were analyzed as deep-water resources.

The first group comprise deposits of pronounced socio-economic benefit, while the last ones pointed to an important political-strategic status.

Palavras chave: minerais marinhos, pesquisa, lavra, beneficiamento.

Recursos Minerais Marinhos: Pesquisa, Lavra e Beneficiamento

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INTRODUO O crescimento de programas e projetos

voltados ao aproveitamento dos recursos minerais marinhos ocorrentes na margem continental brasileira e regies ocenicas adjacentes, tem conduzido a uma anlise cada vez mais aprofundada no s em relao a sua potencialidade como nos aspectos relativos ao emprego de tecnologias de pesquisa, lavra e beneficiamento dos mesmos.

O recente Estudo sobre o Mar e Ambientes Costeiros desenvolvido sob o patrocnio do Centro de Gesto e Estudos Estratgicos CGEE e Ncleo de Assuntos Estratgicos da Presidncia da Repblica NAE, durante o ano de 2007, concorreu para a preparao de vrios documentos de anlise sobre variados aspectos dos recursos no vivos ocorrentes na Zona Econmica Exclusiva e dos minerais presentes fora da jurisdio nacional, mas que possam ser incorporados atravs de estudos incisivos ao desenvolvimento nacional.

Trabalhos relativos ao estudo acima citado podem ser consultados no volume especial (n 24) da revista Parcerias Estratgicas (agosto de 2007), sob o ttulo Estudos do Mar.

Minerais marinhos no combustveis podem ser estudados em termos de (i) minerais que podem ser obtidos de depsitos ocorrentes em guas rasas costeiras (< 200 metros), incluindo agregados como areia e cascalho, carbonato bioclstico, fosforita, depsitos de placeres de minerais pesados ou gemas, barita, depsito de enxofre, halita e sais de potssio, carvo em subsuperfcie; e (ii) depsitos de mar profundo, incluindo ndulos polimetlicos, crostas enriquecidas de cobalto nos topos e flancos de montes submarinos e sulfetos polimetlicos precipitados ao redor de escapes hidrotermais junto aos centros de expanso crustal.

Broadus (1987), estabeleceu a poca que fora leo, gs e estanho que contribuam para a economia mundial, os demais recursos dependiam de um conhecimento cientfico mais profundo e na comparao do preo de produo no mar e na terra. Passados vinte anos o panorama se alterou totalmente com o ingresso da utilizao de agregados siliciclsticos (recuperao de praias, construo civil) agregados bioclsticos (corretivo de solo) minerais pesados e gemas (diamante) fosforita (adubo) e a recente corrida das naes de

tecnologia mais avanada no interesse pelos recursos minerais presentes na rea Internacional dos Oceanos (rea) especialmente crostas cobaltferas e sulfetos polimetlicos.

RECURSOS MINERAIS

Foram abordados na presente anlise

recursos minerais marinhos associados a margem continental tanto superficiais (granulados e placeres, fosforitas especialmente), como subsuperficiais (incluindo enxofre, evaporitos, carvo e hidratos de gs). Ocorrncias de mar profundo a maioria fora de jurisdio nacional (ndulos polimetlicos, sulfetos polimetlicos e crostas cobaltferas) receberam igual ateno.

Os principais elementos relativos a pesquisa, lavra e beneficiamento desses recursos minerais marinhos so analisados a seguir.

Granulados Litoclsticos

Pesquisas Para a investigao de recursos minerais

marinhos, fundamental a aplicao de ferramentas que possam coletar dados sobre a espessura, arranjo e composio dos corpos sedimentares (Martins et al., 1997, 1999; Silva et al., 2000).

Os mtodos de pesquisa incluem principalmente a ssmica de reflexo de alta resoluo, para identificao da espessura e geometria dos depsitos, e mtodos de batimetria (incluindo batimetria por multi-feixe) e sonografia para observao da extenso lateral dos depsitos e das caractersticas superficiais da distribuio (Martins & Urien, 2004; Martins et al., 2005). Mais recentemente veculos do tipo ROV (Remotely Operated Vehicles) tm sido utilizados como ferramenta adicional.

Lavra A batimetria tambm constantemente

refeita para a identificao do volume e controle de dragagem durante a fase da lavra. As sondagens com coleta de amostras so realizadas com o objetivo de obter dados sobre a composio mineralgica e natureza granulomtrica dos sedimentos. (Martins et al., 1997).

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A lavra feita opor intermdio de dragas de caamba ou dragas hidrulicas, que retiram o material do fundo submarino para grandes barcaas e navios, ou por dragagem hidrulica diretamente para o local de interesse, no caso de projetos de recuperao de praias.

Existem dois tipos de dragas hidrulicas principais: dragas fixas, que so indicadas para retirada de material de reservas espessas, localizadas, como no caso de canais fluviais submersos; e dragas mveis, que operam sempre em movimento, dragando o material do fundo em jazidas esparsas e de pequena espessura. Essas dragas utilizam bombas potentes, com

capacidade para bombear cerca de 2.600 toneladas de material por hora, em lminas dgua de at 50 metros.

Beneficiamento Os litoclsticos so usados praticamente em

seu estado bruto. Cuidados devem ser tomados com os rejeitos (usualmente sedimentos finos) que podem causar efeitos de poluio da prpria jazida e do meio adjacente. No caso do material ser destinado a construo civil, aspectos relativos a presena de sais e quantidade de conchas devem ser considerados (Fig. 1).

Figura 1. Beneficiamento de granulados siliciclsticos (fonte: British Marine Aggregate Producers

Association http://www.bmapa.org/). Granulados Bioclsticos

Pesquisa Devido grande variedade de fcies

sedimentares dos depsitos carbonticos biodetrticos e, muitas vezes, o contato brusco entre os diferentes tipos, torna-se fundamental a realizao de um imageamento do fundo submarino utilizando-se o sonar de varredura lateral durante a prospeco e mapeamento destes depsitos (Dias, 2000), auxiliado pelo emprego de um ROV para guas rasas (Souza & Martins, 2007).

Os levantamentos j realizados comprovaram a grande utilidade do sonar de varredura lateral para o mapeamento de fundo,

evidenciando feies totalmente desconhecidas e impossveis de serem detectadas pelo mtodo tradicional de mapeamento, baseado apenas em amostragens superficiais localizadas (Fig. 2).

As tcnicas de reconhecimento utilizadas na prospeco das jazidas de granulados baseiam-se em mtodos indiretos e diretos (Augris & Cressard, 1991).

O emprego de mtodos indiretos consiste na realizao de levantamentos geofsicos visando o mapeamento sistemtico da cobertura sedimentar. Basicamente utiliza-se:

i) A ssmica de reflexo rasa, de alta

resoluo (Sistema Boomer), que permite determinar, atravs de perfis verticais, a


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espessura dos depsitos e a morfologia do substrato rochoso subjacente.

ii) O sonar de varredura lateral, que permite mapear no plano horizontal as caractersticas morfolgicas e os padres de reflexo acstica, relacionados aos diversos tipos do fundo submarino. O sonar de varredura fornece uma imagem acstica do fundo, comparvel a uma fotografia area tomada no continente.

iii) As imagens no do informaes diretas sobre a natureza do fundo. A calibragem dos diversos padres de reflexo do sonar deve ser feita posteriormente, atravs de amostragens pontuais do fundo.

O interesse das informaes obtidas pelo sonar de varredura consiste em:

i) Delimitao precisa dos setores explotveis, individualizando-se os domnios arenosos de outras fcies sedimentares.

ii) Definio de um nvel de base (etad de rfrence) do fundo marinho, diretamente relacionado ao projeto de explotao e tambm dos fundos adjacentes.

iii) Conhecimento indireto das condies hidrodinmicas (correntes e ondas) e direo predominante do transporte sedimentar, permitindo avaliar o risco da extrao sobre a estabilidade do litoral ou reas localizadas de preservao ambiental.

iv) Informaes para o planejamento das operaes de dragagem ao indicar a morfologia do fundo e direo de correntes.

Figura 2. Ampliaes sob microscpio eletrnico de varredura, por cortesia da School of Geography - The

Queen's University of Belfast, Irlanda do Norte. (a) Rodolito da plataforma continental do RN; (b) Rodolito da plataforma continental do ES; (c) Crostas concntricas formadas em torno de um fragmento bioclstico.

Por sua vez os mtodos diretos de

observao consistem em amostragens pontuais da superfcie de fundo (sondagens por jet probe)

e filmagens submarinas. Esses mtodos permitem comprovar as interpretaes propostas a partir do estudo geofsico (ssmica e sonar de

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varredura), alm de realizar a cubagem final dos depsitos existentes.

Lavra O mtodo usado para lavra o mtodo das

dragagens (at 30 m). Usualmente as reas explotveis de algas calcrias na plataforma continental so limitadas em funo da profundidade e dos teores de mistura com areais quartzosas.

Beneficiamento

A natureza dos sedimentos indica utilizao no estado bruto. Os rejeitos de um eventual beneficiamento no mar pem em risco atravs da poluio a prpria jazida. Para utilizao no mbito de construo civil, os granulados tm que ser lavados, para retirada dos sais, a exemplo dos granulados siliciclsticos. Placeres Marinhos (Minerais pesados pesados, Minerais pesados leves e Grupo das gemas diamante)

Pesquisa Segundo Silva (2000), a pesquisa das jazidas

de minerais pesados na plataforma continental baseia-se principalmente em mtodos geofsicos, para determinao da espessura sedimentar e para a visualizao das principais superfcies de discordncia e das irregularidades do fundo e sub-fundo marinho. Principalmente, utilizam-se levantamentos batimtricos e sonogrficos do fundo, associados aos levantamentos ssmicos, com equipamentos de alta resoluo, tipo boomer, sparker, ou mini air gun.

O levantamento sucedido por campanhas de testemunhagem e sondagem, objetivando atingir os depsitos e superfcies discordantes visualizados na ssmica. Como os sedimentos contendo os minerais pesados so normalmente areias e cascalhos, os testemunhadores gravidade ou pisto so pouco efetivos, so necessrios equipamentos mais robustos, como os vibracores, sondas Banka, sondas rotativas ou percusso, ou sondas por air-lift ou jet-probe. A escolha da tcnica de amostragem depende do tipo de material a ser penetrado, do objetivo da pesquisa e da profundidade do objetivo e da lmina dgua.

Figura 3. Plceres de ilmenita na praia em Ratnagiri, costa oeste da ndia.

Lavra A lavra dos minerais pesados feita por

dragagem, hidrulica ou mecnica. Imensas dragas mecnicas, com caambas com

capacidade para 850 litros (0,85 m) foram utilizadas na explotao de ouro no Alasca, posteriormente substitudas por um trator submarino operado remotamente a partir de um cabo umbilical ligado ao navio. Esse veculo,


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que pesava 25 toneladas, era equipado com uma imensa draga hidrulica com capacidade para suco de slidos de at 250 mm de dimetro, acionada por uma bomba dgua com capacidade de 9.690 litros/minuto. Jatos dgua sob forte presso eram utilizados na boca da draga, para fragmentar os sedimentos semi-consolidados. A vantagem do trator submarino sobre a draga por caambas foi a de proporcionar maior controle e seletividade quanto ao exato local a ser dragado, alm de maior efetividade de dragagem, com taxas de 120 m/hora em areias e 26 m/hora em cascalho, em profundidades mdias de 15 m (Garnett, 2000b).

A lavra dos placeres de praias normalmente feita por ps-carregadeiras, ou atravs de suco hidrulica. Neste ltimo caso, os sedimentos superficiais so removidos at que seja atingido o lenol fretico, criando-se um grande lago onde instalada uma unidade de dragagem. O material dragado despejado diretamente nos concentradores por gravidade (espirais de Humphreys), que fazem a pr-concentrao do material antes de ser encaminhado para a usina, para posterior re-concentrao e processamento (Fig. 3).

A explorao de diamantes na Nambia e frica do Sul, quando em guas rasas de at 30 m, feita de maneira seletiva por intermdio de mergulhadores que operam dragas de suco (air-lift), exatamente nos locais de maior interesse, como irregularidades do fundo ou concavidades onde as concentraes de diamantes so mais elevadas.

Em guas mais profundas, ou em condies de fundo submarino com blocos e cascalhos volumosos ou mesmo fundos endurecidos, so utilizadas sondagens rotativas de largo dimetro (at 10 m), denominadas de Wirth drill. Essas sondas operam em at 200 m de profundidade, de maneira rotativa, como uma gigantesca enceradeira, realizando furos circulares e colhendo os sedimentos, at atingir o objetivo. A explorao realizada pela sobreposio das sondagens circulares medida que o navio vai avanando, sendo controlada por veculos remotos (ROV) e por submarinos. Veculos submarinos de minerao, operados remotamente a partir de cabos umbilicais ligados ao navio, tambm so utilizados na explotao e diamantes em profundidades de at 200 m. Esses veculos, como no caso da explotao de ouro

no Alasca, utilizam sistemas de suco para retirar os sedimentos do fundo, e conseguem cobrir um rea de at 1.000 m por dia, com capacidade para retirar 1 milho de metros cbicos de sedimentos do fundo do oceano por ano. (Garnett, 2000a).

Beneficiamento impossvel ter um mtodo geral de

beneficiamento para os diferentes tipos de minerais dos placeres marinhos.

A avaliao das caractersticas das partculas de vital importncia no tratamento de minrios. Em alguns casos, torna-se simples quando se visa apenas uma adequao de tamanho. Em outros, torna-se mais complexa quando representa uma varivel de controle nos processos de cominuio, classificao ou concentrao.

O tratamento de minrios preocupa-se basicamente com a separao de partculas minerais, baseando-se nas variaes relativas de tamanho e composio. Essa separao obtida pela passagem do fluxo de partculas atravs de uma pea apropriada de um equipamento denominado separador

A separao depende basicamente de 3 fatores: propriedades dos minerais, caractersticas do separador, nvel de produo e grau de recuperao.

A cominuio, ou reduo de tamanho, j foi dito, uma etapa importante no processamento da maioria dos minerais, visando produo de partculas com tamanho e formato pr requeridos, liberao dos minerais teis passveis de concentrao e incrementao da superfcie especfica, habilitando-os para processos qumicos subseqentes. Os processos de cominuio so basicamente divididos em 2 classes distintas: britagem (cominuio inicial) e moagem (cominuio final).

A classificao, de uma forma geral, consiste na separao de partculas com base nas dimenses fsicas das mesmas. Por sua vez, os processos de classificao so divididos em peneiramento e classificao propriamente dita.

O principal objetivo da concentrao a recuperao dos minerais teis contidos num minrio na forma mais concentrada possvel. A seleo do mtodo de concentrao depende da natureza do minrio em si, bem como das diferentes propriedades dos minerais a serem

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separados. Dentre essas propriedades destacam-se o tamanho relativo das partculas, cor, densidade, suscetibilidade magntica, condutividade eltrica, molhabilidade superficial e solubilidade. Os mtodos da concentrao normalmente aplicados so: seleo (ore sorting), separao gravimtrica, separao por meio denso, separao magntica, separao eletrosttica e flotao.

O processo de desaguamento desempenha um papel expressivo no tratamento de minrios. Numa determinada etapa de processo, faz-se necessria para que seja possvel obter produtos com baixa umidade. As operaes unitrias destinadas para tal constituem o desaguamento. Esse se subdivide em: sedimentao, filtragem, centrifugao, secagem.

O transporte e a estocagem de materiais constituem uma das maiores operaes em qualquer unidade de tratamento de minrios. O transporte requerido entre cada etapa do processo. reas de estocagem tambm so necessrias antes, durante e depois do beneficiamento. O manuseio de materiais abrange no s produtos slidos e secos como tambm suspenses aquosas de partculas minerais.

Define-se amostragem como sendo uma seqncia de operaes com o objetivo de retirar uma parcela representativa (densidade, teor, distribuio granulomtrica, constituintes minerais) de seu universo. A importncia da amostragem ressaltada principalmente quando entra em jogo a avaliao de depsitos minerais, o controle de processos em laboratrio e na indstria, bem como o controle de qualidade na comercializao de produtos. Uma amostragem mal conduzida pode resultar em prejuzos considerveis ou em distoro dos resultados com conseqncias tcnicas imprevisveis.

Nas unidades industriais de tratamento de minrios, dois fatores so particularmente importantes. O primeiro que cada minrio nico, e requer um tratamento especfico sob medida para que se obtenha o resultado pretendido. O segundo diz respeito s interaes entre as vrias operaes que constituem o processo em si.

Embora cada equipamento presente destine-se a um propsito especfico, qualquer alterao funcional que ocorra num deles afetar o comportamento das operaes subseqentes. Assim sendo, o desenvolvimento do processo

para beneficiamento de um bem mineral deve ser conduzido por uma equipe de profissionais experientes, visando subsidiar corretamente o projeto, a instalao e a perfeita operao da unidade industrial pertinente (Dutra, 2006).

Fosforita

Pesquisa O mtodo de pesquisa realizado para

identificao de fosforita consiste na elaborao de documento cartogrfico com dados batimtricos e sedimentolgicos obtidos, a aquisio de dados geolgicos e geofsicos (executada com o emprego de programas de computador para introduzir os dados compilados na base, em sistemas de informaes geogrficas e de geoprocessamento), a interpretao dos dados geofsicos recolhidos em campo e o processamento das amostras analisadas. Estas anlises constam de datao e determinao quantitativa do fsforo, quartzo e carbonato, alm de outros elementos associados fosforita, atravs de difratometria por raios-X (Fig. 4).

Lavra Para a prospeco de placas ou ndulos de

fosforita, proposta a utilizao do sistema de linha contnua de dragagem por caambas, empregado tambm na minerao de ndulos e crostas cobaltferas.

O sistema original usava um navio com caambas vazias que desciam atravs de uma haste, e caambas parcialmente cheias que voltavam pelo arco. A distncia entre as partes dos movimentos descendentes e ascendentes de uma volta completa da corda depende do comprimento do navio, e, portanto, no pode ser alterada. O teste deste sistema de extrao de ndulos polimetlicos foi descrito na Declarao de Impactos Ambientais (Environmental Impact Statement EIS) para a minerao do assoalho profundo preparada pela Administrao Ocenica e Atmosfrica Nacional dos Estados Unidos (NOAA).

Algumas complicaes deste sistema podem ser minimizadas com a combinao entre a velocidade do navio e o comprimento da linha, pelo uso de defletores hidrodinmicos, ou ainda por vrios outros fatores como a natureza do fundo ocenico, correntes subaquticas,


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variaes no curso do navio devido ao direcionamento do fluxo de gua ou a condies de tempo.

Para diminuir as desvantagens e adicionar flexibilidade operao, foi projetado um sistema no qual as caambas vazias descem ao assoalho ocenico de um navio e so trazidos superfcie por um outro navio situado nas adjacncias. A distncia entre as partes descendentes e ascendentes pode ser influenciada pelo posicionamento relativo dos dois navios. importante notar que o sistema de linha contnua de caambas coletar os ndulos sem separar os sedimentos finos sobre o qual, esto os depsitos de ndulos. Parte desses sedimentos ser levada para fora das caambas, contaminando os 5 km ao longo do caminho, e parte deve chegar ao navio junto com os ndulos.

Beneficiamento Os processos de beneficiamento de minrios

fosfticos no Brasil correspondem normalmente a britagem (primria, secundria e at terciria), estocagem e homogeizao, moagem secundria e classificao, deslamagem e concentrao por flotao e espessamento (Loureiro et al., 2005).

Em termos de beneficiamento, o processo atualmente usado para concentrao de apatita contido nas rochas fosfticas no Brasil a

flotao. A flotao em espuma um processo de separao de partculas de origem distinta que ocorre em meio aquoso na presena de bolhas de ar, baseando-se em suas propriedades hidroflicas e hidrofbicas. A importncia da flotao como processo de concentrao de minrio tem motivado o desenvolvimento de vrios equipamentos de flotao, destacando-se as colunas de flotao que so caracterizadas por fluxos em contracorrente, ausncia de sistema mecnico de agitao e adio de gua de lavagem da espuma. A vantagem da coluna de flotao consolidou-se principalmente pelas melhorias dos concentrados obtidos com a aplicao de diferentes tipos de minrios e economia nos investimentos de projeto. Atualmente, as colunas de flotao encontram-se integradas nos circuitos de beneficiamento de minrios de ferro e fosfato, zinco silcio-carbonato, e em certas operaes metalrgicas (Oliveira, 2004).

A produo de cido fosfrico (H3PO4) principal matria prima para fertilizantes advm de dois processos distintos. No primeiro processo obtm-se o fsforo elementar (P) atravs da reduo trmica do fosfato de clcio em forno eltrico, o qual posteriormente oxidado e absorvido em gua, resultando o cido fosfrico. O segundo processo, via mida, baseado na reao de cido sulfrico com o concentrado fosftico (Souza, 2001).

Figura 4. Amostra obtida durante a execuo do Programa REVIZEE, em abril de 1997 nas coordenadas

2937S e 4800W.

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Ndulos polimetlicos Pesquisa Com base no trabalho 7th Five Year

(Comra, 1990), as tecnologias usadas para pesquisa e estudos aprofundados de ndulos polimetlicos consiste em multi-freqncia, multi-feixes, robs submarinos, sistema de reboque em guas profundas, e fotografia do fundo marinho (Fig. 5).

Bons resultados foram obtidos atravs dos estudos feitos sobre o regulamento da distribuio dos ndulos, mecanismo de mineralizao, dinmica das mineralizaes dos recursos de fundo marinho e o desenvolvimento de meios de correspondncia de alta tecnologia e meios de deteco.

Lavra De acordo com informaes da publicao

da ISA (1999), considervel desenvolvimento das tcnicas de extrao de ndulos polimetlicos dos fundos ocenicos foi realizado durante os ltimos 25 anos pelos consrcios internacionais privados, subsidiados por governos de naes desenvolvidas. A minerao de ndulos polimetlicos nica como meio de extrao mineral, no s por envolver o transporte de minrio atravs de 4.000 a 5.000 m de profundidade em gua marinha, mas tambm devido aos depsitos e rochas que recobrem o depsito. Um sistema de minerao submarina pode ser dividido em duas partes: o veculo de minerao e o coletor. O veculo pode movimentar-se sozinho ou ser movido pelo navio. O coletor remove os ndulos de uma camada semi-lquida.

As operaes de minerao consistem na coleta de ndulos da superfcie do assoalho ocenico composto de sedimentos pelgicos de granulometria fina e no transporte para a superfcie ocenica.

Para realizar estas tarefas foram testados, em escala-modelo no fundo ocenico, os diferentes sistemas hidrulicos, desde simples dragas rebocadas a auto-impulsionadas extremamente mveis, que recobrem os ndulos e elevam o minrio para a superfcie com sistemas de elevadores a ar ou hidrulicos. Tambm foram testados sistemas contnuos de coleta, que consistem em caambas de correntes de

dragagem conectadas a um lao. Outros modelos mais especulativos foram concebidos, e so a seguir brevemente discutidos.

Sistemas hidrulicos Para a retirada dos ndulos sobre os

sedimentos marinhos, utiliza-se a extrao hidrulica assistida com jatos de gua, em oposio a um trabalho estritamente mecnico. Sistemas hbridos mecnico e hidrulico tm sido considerados. Esses sistemas trabalham com ou sem a ajuda da injeo de ar para a elevao e com coletores rebocados ou auto-impulsionados. Os equipamentos de minerao rebocados so similares a um raspador ou a uma grade, que draga um campo arado.

Todos os sistemas testados usaram meios de separar os ndulos dos sedimentos finos sobre os quais se localizam. No projeto da Companhia de Minerais Ocenicos, os ndulos so extrados por draga com dentes e enviados ao tubo de suco pelo cinturo da esteira ou pelo movimento do equipamento. A separao de sedimentos realizada automaticamente pelo efeito de seleo dos dentes e pelo uso de uma tela.

A alta preciso permite uma extrao eficiente, e os avanos tecnolgicos ocorridos desde que se iniciou a explorao de ndulos, particularmente no que diz respeito aos sistemas de telemetria e sistemas de controle, sugerem que futuros sistemas hidrulicos sejam seletivos com alta preciso (submtrica).

Sistemas especulativos de guas profundas Outros sistemas mais especulativos foram

sugeridos, mas no testados, entre eles o sistema de submersveis modulares de profundidade que extrairia e transportaria ndulos do fundo ocenico para uma plataforma auxiliar na superfcie atravs de um coletor autnomo que seria lanado com o material de lastro, fazendo um jogo de pesos e contrapesos. A coleta realizada e o veculo propelido para a superfcie pelos impulsores acoplados ao navio. possvel aproveitar as correntes naturais para propelir o veculo de maneira similar a um planador. Na teoria, pouca energia de bordo necessria para a coleta de ndulos devido fonte de energia potencial do material de lastro.


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Pedras britadas tm sido sugeridas como material de lastro.

Esses e outros sistemas de minerao no podem ser excludos neste estgio juvenil de desenvolvimento dos mesmos. No so ainda definidos o suficiente para permitir a avaliao ambiental confivel e nem atendem necessidade regulatria do rpido desenvolvimento comercial. Regras prematuras a respeito de descargas, padres de minerao ou outras atividades podem limitar ou at mesmo inibir mtodos potencialmente melhores de extrao comercial.

Beneficiamento De acordo com o trabalho Polymetallic

Nodules (ISA, 1999), muitos processos esto sendo investigados para beneficiamento de ndulos polimetlicos. Inicialmente apenas o beneficiamento para a obteno de trs metais era considerado possvel: nquel, cobre e cobalto. Depois de 1978, o beneficiamento para obteno de mangans tambm foi adicionado. As tecnologias para o beneficiamento so: hidrometalurgia, processo no qual os metais so extrados atravs de lixiviao por cidos (cido clordrico ou sulfrico) em temperaturas ordinrias, reagentes bsicos (amnia), e fuso, na qual os hidrxidos so reduzidos (remoo do oxignio atravs da evaporao) e a fuso dos metais que so separados atravs da gravidade.

Processo do cobre Os ndulos se desenvolvem em sedimentos

finos, argilosos, esses so reduzidos a monxidos de carbono em um tanque agitado a baixas temperaturas e na presena de amnia. O cobre, o nquel e o cobalto so solveis suspensos em direes opostas decantao, numa srie de soluo.

O nquel e o cobre so extrados por um lquido inico combinado com a separao por eletrlise, e o cobalto extrado pela precipitao do sulfeto.

A recuperao do mangans atravs do resduo ferromanganesfero , no entanto, de difcil obteno.

Percolao sulfrica Os metais presentes nos ndulos so

dissolvidos atravs do cido sulfrico a 180C e presso de 1.200 Kp. ons bivalentes de mangans so formados pela pr-reduo de ndulos em contato com gs sulfrico, esses so introduzidos em uma autoclave (steam-pressured heating chamber) para aumento da recuperao do cobalto. Cobre, nquel e cobalto so precipitados atravs do resultado da soluo usando sulfeto de hidrognio. O sulfeto de cobre cozinhado para dar uma concentrao de xidos, enquanto a concentrao de nquel-cobalto mantida como sulfeto.

O refino da concentrao do xido de cobre obtido pela percolao do cido sulfrico e o metal extrado pela eletrlise. A concentrao de nquel-cobalto obtida pela fuso em cloro e gua. Aps a eliminao do ferro e zinco, os dois minerais remanescentes so separados por solventes inicos.

Fuso Vrias empresas tm estudado a aplicao da

fuso para obteno de nquel e cobre em ndulos polimetlicos.

Depois de secar e calcificar em um forno rotativo, os ndulos so introduzidos em uma fornalha submersa do tipo arco-eltrico para reduo. Brasas ricas em mangans e a liga ferro-nquel-cobalto so produzidas.

A liga refinada em um conversor, onde a oxidao remove a maior parte dos remanescentes de mangans e ferro. Depois, pela adio de enxofre, uma liga nquel-cobre-cobalto obtida.

O produto metlico no acabado pode ser tratado por vrios mtodos usados na indstria do nquel, como a percolao de cloro. Aps a eliminao do enxofre da soluo de cobre, o nquel extrado por eletrlise e troca inica.

A brasa quente rica em mangans alimentada diretamente em um forno cenrio atual, os ndulos coletados so elevados superfcie transportados pelo portador a uma refinadora costeira.

A pesquisa visando lavra de ndulos, atualmente, volta-se para o desenvolvimento de um coletor eficiente que reduza o tempo de trnsito, que seja menor, mais leve e com maior capacidade de manobra para evitar obstculos e

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escolher e selecionar reas de extrao de ndulos. Outros objetivos importantes dessas pesquisas so a melhoria do posicionamento dinmico para controlar a lavra, o carregamento das plataformas e a automatizao, tanto do

coletor como do navio ou plataforma semi-submersvel de apoio e controle. Somente com esta mxima otimizao, a minerao em oceano profundo poder ser competitiva com a minerao em terra (Palma & Pessanha, 2000).

Figura 5. Campo de ndulos polimetlicos no assoalho ocenico.

Crostas cobaltferas

Pesquisa A fim de localizar as zonas que possam ser

produtivas, as entidades de prospeco de recursos minerais devem possuir mapas detalhados dos depsitos de crostas, imagens dos montes submarinos e dos perfis ssmicos. Uma vez que sejam determinados os posicionamentos de obteno de amostras, podem ser instaladas dragas, sonares e cmeras de vdeo para determinar as classes de crostas, rochas e sedimentos associados encontrados e a forma em que esto distribudas (Fig. 6).

So necessrios navios de investigao bem equipados capazes de utilizar balizas acsticas

de explorao de fundo, alm de equipe para trabalhar com um grande nmero de amostras. Nas etapas posteriores, faz-se necessria a utilizao de submersveis tripulados ou veculos controlados a distncia. Para as avaliaes do ambiente intermedirio, so recomendados medidores de corrente e equipamento de amostragem biolgica. So necessrios tambm estudos ambientais e ecolgicos de comunidades existentes nos monte submarinos (Herzig et al., 2002).

Lavra A lavra de crostas tecnologicamente mais

difcil que a de ndulos de mangans. Os ndulos se localizam em substrato de sedimento


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brando, enquanto as crostas so aderidas, com maior ou menor fora, rocha do substrato. Para poder lavrar as crostas, indispensvel recuper-las sem extrair rochas do substrato, o que diluiria apreciavelmente o valor do minrio. Uma das maneiras utilizadas para as crostas um veculo que se arrasta pelo fundo ocenico conectado a um navio mediante um sistema de elevao por tubos hidrulicos e um cordo eltrico. As crostas se fragmentariam com as garras articuladas do veculo, tcnica que permite minimizar a quantidade de substrato rochoso recolhido. Alm do Japo, pouca investigao e desenvolvimento de tecnologias de lavra de crostas forma realizados, Ainda que tenham sido propostas diversas idias, as

atividades de investigao e desenvolvimento desta tecnologia ainda esto apenas comeando. Entre os sistemas inovadores propostos, figura o varredor com jorro de gua para separar as crostas do substrato rochoso, tcnicas de lixiviao qumica in situ das crostas quando se encontram em montes submarinos e a separao snica das crostas (Herzig et al., 2002).

Beneficiamento Os metais que se encontram nas crostas

cobaltferas, em particular o cobalto, o mangans e nquel, so utilizados para conferir ao ao propriedades especficas como: dureza, resistncia e preveno contra a corroso.

Figura 6. Crostas cobaltferas (fonte: http://soundwaves.usgs.gov/2007/05/fig3LG.jpg).

Sulfetos Polimetlicos

Pesquisa De acordo com Herzig et al. (2002), os

programas de explorao mineral marinha para sulfetos macios requerem navios de pesquisa especiais. Os sistemas de mapeamento de ecobatmetros de multi-feixe (superior a 121 pulsos) so capazes de mapear o assoalho ocenico a milhares de metros de profundidade. A bordo, o processamento geralmente produz um mapa batimtrico colorido e at mesmo tridimensional. As eco-sondas de sedimentos so rotineiramente utilizadas para determinar a espessura e natureza da parte superior da coluna sedimentar, enquanto as pesquisas de ssmica de reflexo revelam informaes sobre a parte mais inferior da coluna sedimentar.

Sistemas de sonar de varredura lateral, que so rebocados pelos navios, obtm informaes a respeito de caractersticas tectnicas do

assoalho ocenico. Pesquisas gravitacionais, magnticas e de fluxos de calor tambm so freqentemente realizadas. Uma excelente tecnologia a de sistemas de amostragens teleguiados (com alcance avaliado em at 5.000 m de profundidade), precisamente para a amostragem de rochas, sulfetos polimetlicos ou crostas cobaltferas em larga escala (superior a 3 toneladas).

Devido a uma cmera de vdeo de alta resoluo e a vrias luzes montadas no centro do amostrador, o sistema pode ser usado para mapeamento de pequena escala do assoalho ocenico, bem como para a seleo de amostragem. As garras televisionadas so operadas ligadas a um cabo de fibra ptica para melhorar o sinal da cmera e para disparar o fechamento e a abertura do mecanismo do amostrador. Para a amostragem da gua em busca de sinais geoqumicos (metano, mangans, istopos de hlio) de sistemas hidrotermais ativos, utilizam-se sistemas de

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amostragem de roseta, com mais de 24 garrafas e CTD (conductivity-temperature-depth). Cada garrafa pode ser fechada remotamente a certa profundidade. Anlises qumicas das amostras de gua podem ser executadas a bordo do navio. Em anos recentes tornaram-se disponveis os scanners geoqumicos (por exemplo, SUAVE, NOAA/USA, ZAPS, Oregon State University/USA; ALCHEMIST: IFREMER/France), que so usados em rebocadores mveis e emitem registro contnuo (on-line) de elementos indicadores de sistemas hidrotermais. A vantagem sobre as pesquisas convencionais obviamente a grande extenso de rea que pode ser coberta em perodos relativamente menores de tempo.

Submersveis de pesquisa equipados ou veculos remotamente operados (ROVs) so necessrios para um mapeamento detalhado de locais especficos do assoalho ocenico, (ISA, 2002; Souza & Martins, 2007) com amostragens precisas de pequena escala e amostragens de fluidos hidrotermais em fumarolas negras ativas. Existem vrios submersveis que operam em profundidades de 400 a 6.500 m, o que equivale a uma presso de 40 a 650 bar. Tais submersveis, lanados de um navio base, geralmente acomodam dois pilotos e um cientista.

Os veculos remotamente operados so equipados com sistemas de cmera e vdeo, que transmitem imagens via cabos de fibra ptica. Isso permite que um maior nmero de cientistas participe da seleo de amostras, e escolha de locais.

Similarmente aos submersveis, os veculos remotamente operados tambm so equipados com dois braos mecnicos para manipulaes no assoalho ocenico. Empresas como a Neptune Minerals e Nautilus Minerals Inc. j utilizaram com sucesso essa categoria de ROV na explorao de sulfetos. A Nautilus Minerals est desenvolvendo projeto em Papua Nova Guin, e j submeteu os pedidos de autorizao para o governo do pas e os primeiros resultados da prospeco so esperados para 2010. A Neptune Minerals j tem mais de 278.000 km2 de licenas concedidas para explorao em guas da Nova Zelndia, Papua Nova Guin, nos Estados Federados da Micronsia e Vanatu. Recentemente concluiu seu segundo e terceiro programa de explorao, Kermadec 07 e Colville - Monowai 07, na regio offshore da

Nova Zelndia. Durante a realizao do Kermadec 07, a Neptune descobriu duas novas zonas hidrotermais SMS inativas, sobre as quais a companhia pretende apresentar um pedido de licena para minerar.

A perfurao dos depsitos de sulfetos polimetlicos do assoalho ocenico essencial para obter amostras e informaes das fontes hidrotermais e complexos de fumarolas (Fig. 7).

A primeira gerao de sistemas de perfuradores portteis e de testemunhagem est disponvel, entre eles O PROD (Portable Remotely Operated Drill), que foi elaborado pelo grupo australo-americano: Benthic GeoTech Pty. Ltd., Williamson and Ass. Inc. e a Universidade de Sidney. Esse equipamento apresentou um desempenho com penetrao de 100 m, em uma profundidade de operao de mais de 2.000 m, com uma amostra rochosa de 40 mm de dimetro com lentes de ncleo individuais de 2,2 m. Entretanto, a perfurao no foi ainda totalmente testada e amostragens mais longas ainda no foram realizadas.

Em outro sistema de perfurao desenvolvido em 1996, pela BMS (Benthic Multicoring System), composta por Williamson e MMAJ (Ass. Inc. for the Metal Mining Agency of Japan), est atualmente instalada no navio de pesquisa Hakurei Maru n 2. O sistema BMS usa ferramentas de amostragem de solo e de amostragem rotativa e pode ser operado de navios em guas de profundidades superiores a 6.000 m. Amostras individuais possuem extenso de 44 mm a 20 m no mximo. O sistema foi bem utilizado pela perfurao feita pelo MMAJ na cadeia submarina de Suiyo Seamount em Izu-Bonin Arc a uma profundidade mxima de 9,8 m, atingindo a cobertura de amostragem de 26%.

Lavra Ferramentas de minerao de sulfetos

macios no foram especificamente desenhadas at o momento, mas devem ser adotadas similares as da indstria de minerao off-shore de diamantes. O desenvolvimento de sistemas de minerao para sulfetos macios e depsitos de metais preciosos precisa enfocar a extrao contnua por meio de cabeas rotativas (roating cutter heads) elevadores a ar (air lift) das pastas de minrios (ore slurry) para o navio de minerao.


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a)

b)

c)

Figura 7. (a) fumarola negra; (b) sulfeto polimetlico (c) fumarola inativa. (fonte:

http://www.neptuneminerals.com/images/stories/large_images/kermadec_dscn4006_lge.jpg).

Beneficiamento Em relao granulometria do material,

algum grau de gros grosseiros deve ocorrer em depsitos maiores, onde os minerais inicialmente formados so continuamente recristalizados pelo trabalho hidrotermal. A tecnologia para o tratamento de minerais de granulometria fina pouco desenvolvida e a moagem para liberao individual de gros de pirita, esfalerita e calcopirita requer alta quantidade de energia. Em processos de minrios de granulometria fina dos depsitos de reas continentais, geralmente h perdas significativas de partculas ultra-finas, de

tamanho inferior a 10 microns. A flotao o principal mtodo em uso para a produo de sulfetos com alta concentrao de metais de base em minas terrestres, mas h tambm algumas limitaes srias a eficcia desta tcnica na separao de partculas de granulometria fina (

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pr-concentrao que poderia ser facilmente transportada por navio para o litoral com custos reduzidos. A natureza polimetlica complexa dos sulfetos polimetlicos pode requerer desenvolvimento na metalurgia de extrao antes que eles possam ser adequadamente tratados (e.g., processos hidrometalrgicos como lixiviao pressurizada oxidante).

As necessidades de primeira ordem para a explorao de sulfetos polimetlicos incluem perfuradores portteis e dispositivos de amostragem para serem operados de navios. Esses sistemas precisam ser capazes de perfurar vrias dezenas de metros no assoalho com mais de 50% de extrao de amostras. Para explotao de sulfetos macios sobre o fundo marinho e logo abaixo dele, equipamentos de operao contnua com cabeas cortantes de larga escala (large-scale cutter heads) em combinao com elevadores a ar (airlifts) ou bombeadores hidrulicos precisam ser desenvolvidos (Herzig et al., 2002). Evaporitos

Pesquisa Segundo Jeremic (1994), a explorao

regional o primeiro passo na ordem dos eventos para a explorao e determinao dos depsitos de sal e estratificaes de evaporitos. A explorao regional normalmente realizada por mapeamento geolgico da regio na inteno de determinar a existncia de bacias sedimentares potenciais que contenham estratificaes de evaporitos. Para esse estudo, vrios mtodos de prospeco so aplicados:

1) Mapeamento regional em grande escala (1:50.000 ou maior). O mapeamento utiliza guias estratigrficos, caractersticas paleogeogrficas e outros fenmenos geolgicos.

2) Utilizao de outros indicadores como poos de guas e perfuraes de leo e gs, que possuem instrumentos especficos para descobrir no s estratificaes de evaporitos, mas tambm depsitos econmicos de sais.

3) Tcnicas computacionais so usadas na avaliao do conceito terico e nas manipulaes de dados crus.

Alm desses mtodos existem tambm os levantamentos geofsicos, interpretao de dados gravimtricos, ssmica de reflexo e posterior

perfurao para comprovao da pesquisa. Tais etapas foram desenvolvidas no projeto Enxofre na Plataforma Continental (CPRM, 1975).

Lavra Uma considerao bsica no

desenvolvimento da lavra de sais evitar as dificuldades causadas pela intruso de gua, durante o processo de perfurao e durante a lavra em si. Existem dois mtodos disponveis, ambos dependem da profundidade, das condies morfolgicas dos depsitos e da configurao desde a superfcie terra.

1) Acessos por tneis diminuem o risco da penetrao por gua na mina, se uma camada de gua estiver sobre ela. Contudo, se os depsitos de sais estiverem localizados em planos ou em domos, ento os tneis no podem dar acessos a esses depsitos. Nesses casos, passagens entre os nveis da mina so requeridas para o seu transporte. Esse tipo de acesso aplicado em locais em que a profundidade maior que 150 m (Jeremic, 1994).

2) Os depsitos de evaporitos com salamouras so explotados por bombeamento e evaporao solar (Perez, 2001).

Beneficiamento De acordo com Perez (2001), a partir da

eletrlise do NaCl (sal-gema), obtm-se cloro e sdio. As fases do beneficiamento envolvem lavagem, centrifugao, moagem, secagem, selecionadora mecnica, selecionadora ptica, ensacagem, empacotamento, paletizao e expedio.

Lavagem o processo mais importante de todo o ciclo

porque, durante esta lavagem, o sal perde todas as impurezas e tem-se a dissoluo de determinados cloretos que precipitam durante a etapa de salinao.

Todo o processo ocorre introduzindo automaticamente o sal a ser beneficiado em uma cuba de lavagem previamente enchida com gua saturada. Nesta cuba, o sal libera-se de todas as suas impurezas superficiais que, por serem leves, passam em suspenso e vo para os tanques de decantao; com o auxlio de eletrobombas de potncia e altura til


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adequadas, aspirada uma mistura de 50% de gua-sal que enviada para a centrfuga.

Centrifugao Este processo realizado com

hidroextratores de carga contnua que trabalham com velocidade de 900 rpm e que exercem a funo de expelir toda a gua contida no sal, reduzindo a umidade do produto a um valor aproximado de 4%.

A mistura de gua e sal proveniente da cuba de lavagem enviada, por meio de eletrobombas, para os referidos extratores que, tirando proveito da fora centrfuga, extraem a gua que retorna cuba de lavagem; obtm-se, assim, um sal com umidade relativa muito baixa, pronto para ser triturado ou modo.

Moagem uma etapa do beneficiamento no

determinante, porm necessria para satisfazer as demandas do mercado referentes ao setor do sal de granulometria fina.

Este ltimo pode ser obtido atravs da passagem por uma srie de moinhos que recebem o sal na sada da centrfuga e reduz o seu tamanho, de maneira a obter uma granulometria fina para o sal refinado de cozinha, o sal triturado para a indstria e para o setor dos curtumes.

Secagem Esta etapa do beneficiamento feita em

secadores do tipo rotativo ou de leito fluido, com a finalidade de reduzir a umidade do sal de 4 a 0,2%.

Nestes fornos, o sal atingido por uma corrente de ar previamente aquecido e secado a uma temperatura de 200C.

Seleo mecnica Este momento do beneficiamento feito com

peneiras vibratrias de capacidade adequada de peneiramento-vibrao, servindo para preparar as diferentes granulometrias do sal obtidas aps a moagem e secagem.

As peneiras so compostas por 4 superfcies de separao para obter os seguintes tipos de sal:

- Sal seco grosso; - Sal seco mdio; - Sal seco fino; e - P. O sal obtido com este processo, nas

diferentes granulometrias, enviado aos vrios silos enquanto espera para ser empacotado ou ensacado.

Seleo ptica O cloreto de sdio in natura encontra-se na

forma de sal mineral (sal-gema) ou dissolvido na gua do mar juntamente com outros sais. Portanto, o sal pode ser obtido industrialmente atravs de exploraes minerrias ou mediante evaporao da gua do mar.

Todavia, com ambos os mtodos permanece uma determinada quantidade de impurezas no sal, devido presena de resduos de rochas hospedeiras ou do cascalho do fundo das salinas. evidente que estas impurezas afetam a qualidade do sal e, conseqentemente, o seu valor de mercado.

As selecionadoras ptico-eletrnicas constituem um instrumento eficaz para eliminar estas impurezas.

Trabalhando com fraes granulomtricas preestabelecidas (de 3 a 20 mm, mas prefervel escolher duas fraes que sero selecionadas separadamente na mesma mquina), totalmente controladas por microprocessadores, as selecionadoras esto providas de uma funo de autodiagnstico contnuo para manter constantes as condies de calibrao programadas, com a possibilidade de memorizar programas em funo das vrias exigncias produtivas.

Ensacagem O mercado industrial utiliza o produto em

sacos de 50 e 25 kg. Utilizando as ensacadoras automticas,

capazes de acondicionar 800 sacos/hora, procede-se ao ensacamento dos seguintes tipos de sal (Fig. 8):

- Sal bruto em sacos de 50 kg; - Sal lavado em sacos de 25 kg; - Sal integral em sacos de 25 kg; - Sal seco grosso em sacos de 25 kg; - Sal seco mdio em sacos de 25 kg; e - Sal seco fino em sacos de 25 kg.

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Empacotamento Nesta etapa do beneficiamento realiza-se

uma operao muito importante porque se retira o sal seco dos silos de repouso e, utilizando mquinas automticas de acondicionamento com potencialidade de 200-300 pacotes por minuto, o sal empacotado e, em seguida, introduzido no mercado para uso alimentar.

Do tipo de embalagem, da imagem da caixa, da granulometria uniforme, do esplendor e do brilho do produto, e da ausncia de corpos estranhos depende a comerciabilidade mais ou menos eficaz do produto.

Paletizao Na era da mecanizao fundamental, em

uma indstria eficiente, a presena de uma linha de paletizao e enfaixamento que permita formar pallets de 1 tonelada de peso, sobre plataformas de madeira sem devoluo, para poder realizar uma expedio bastante segura e fazer o produto chegar ao destino sem sacos nem pacotes rasgados e, portanto, com perda do produto e graves prejuzos econmicos.

Alm disso, no se pode pensar em expedir um produto sem que ele seja paletizado, j que a descarga das mercadorias feita hoje exclusivamente com empilhadeiras.

Figura 8. Beneficiamento de sal gema (fonte: British Marine Aggregate Producers Association

http://www.bmapa.org/). Enxofre

Pesquisa Segundo projeto Enxofre na Plataforma

Continental (CPRM, 1975), a forma com que se pesquisa a ocorrncia ou no do enxofre em domos de sais atravs das sees ssmicas. Esse tem que apresentar fortes reflexes no topo do sal, atribudos, possivelmente, presena de rocha capeadora. Alm disso, o fato de penetrarem rochas permo-porosas, condio indispensvel para formao de anidrita da rocha capeadora, corrobora as evidncias das sees ssmicas.

Lavra A lavra do enxofre nativo consiste no

emprego do processo Frasch, o qual possui

vantagens em relao ao baixo ponto de derretimento do enxofre e baixa densidade.

Esse processo consiste no seguinte: a gua superaquecida injetada sob presso para baixo de um sistema de trs tubulaes concntricas. Essa mesma gua funde o enxofre. O ar comprimido injetado para baixo dessa tubulao. Uma mistura da gua quente, do ar e do enxofre derretido bombeada para superfcie (as bolhas de ar elevam o enxofre).

De acordo Marques (2004), uma outra maneira de lavra do enxofre nativo atravs do Processo Claus de Recuperao do Enxofre do H2S. A recuperao de enxofre, atravs do Processo Claus, o padro da indstria na reduo das emisses SO2 de efluentes gasosos ricos em H2S. Basicamente o processo consiste de duas etapas em srie: uma trmica e outra cataltica. A cintica do processo limitada, devido natureza de suas reaes principais que


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tendem ao equilbrio, por isto, uma unidade de recuperao de enxofre com trs reatores catalticos, por exemplo, tem uma capacidade terica de recuperar 98% de enxofre do gs cido. A fase trmica do Processo Claus responsvel por 60 a 70% da converso total de enxofre, mas apesar disto, tem sido pouco estudada e ainda hoje a maior parte dos modelos disponveis para projeto de novas plantas ou otimizao das existentes so baseados em relaes de equilbrio ou em equaes empricas.

Beneficiamento

O Processo tipo Claus um processo

importante da fileira de tratamento, medida que recupera como produto comercial o enxofre

removido dos diferentes produtos pelos respectivos processos de purificao, alm de reduzir as emisses de SO2 de efluentes ricos em H2S.

O mtodo alternativo para diminuio da poluio usar, no processo de extrao de enxofre, o processo tipo Claus ao invs do processo tipo frasch (Fig. 9).

O processo tipo Claus consiste em converter o sulfureto de hidrognio (H2S) contido na corrente gasosa proveniente do tratamento de gases, em enxofre elementar. Esse processo compreende a queima de 1/3 da corrente de H2S para formao de SO2 que, reagindo com os 2/3 remanescentes, na presena de um catalisador, produz enxofre elementar. Sendo assim, mais eficiente nos termos ambientais, porm menos eficiente nos termos econmicos.

Figura 9. Vista de perfil de um poo de enxofre que emprega o processo frasch para remover enxofre. Fonte:

Anteprojeto recursos minerais do mar.

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Carvo Pesquisa O mtodo de pesquisa mais usado para

localizao de depsitos de carvo offshore a ssmica de refrao (Costa et al., 1984), que se baseia no comportamento e a distribuio em subsuperfcie da velocidade das ondas ssmicas. Fundamenta-se no princpio de que as velocidades ssmicas tm relao com o meio fsico em que se propagam nas rochas, variando com a sua porosidade, grau de alterao, fraturamento, saturao de gua e outros.

A pesquisa desta rea gerou os projetos: Carvo em Ararangu-Torres (1976); Geofsico Terrestre para carvo em SC e RS, (1978); e outros projetos relacionados com a rea Torres-Gravata, (1983 a 1987).

O projeto Torres-Gravata Ssmica de refrao na rea de Santa Terezinha (Costa et al., 1984) nos mostra que o mtodo ssmico de refrao profunda, aplicado pela CPRM na jazida de carvo de Santa Terezinha, como parte integrante dos trabalhos do projeto Torres-Gravata, permitiu a obteno do esboo estrutural da rea em um nvel de detalhe at ento no alcanado com a aplicao de mtodos convencionais diretos.

Da mesma forma, conforme os objetivos estabelecidos foram delimitados em extenso e profundidade as principais intruses de rochas bsicas no pacote sedimentar e as seqncias paleozicas e cenozicas tiveram seus limites e espessuras correspondentes definidos com o maior grau de preciso possvel permitido pela metodologia.

A jazida de Santa Terezinha revelou, em pesquisas realizadas at o momento, caractersticas de elevado interesse econmico, sendo que, apesar de localizar-se em profundidades relativamente elevadas, a espessura bastante significativa das camadas permite lavra de grande volume de minrio em reas bem mais reduzidas. Os limites da jazida ainda no foram bem definidos, principalmente onde e de quanto sua extenso na orla martima e na plataforma continental. Paralelamente, so necessrios maiores estudos sobre o comportamento geolgico e estrutural desta importantssima jazida.

Lavra A minerao de carvo subterrnea (mina

profunda) ou em superfcie (a cu aberto). A extrao subterrnea envolve dois processos, longwall, em que as reas minadas so reservadas para submeterem-se ao colapso controlado, e a minerao de quarto minado e de coluna, em que as colunas do carvo so deixadas no lugar para suportar a escavao. Em minas subterrneas, o carvo normalmente removido pela correria do conveyour ao longo dos tneis laterais.

Mina a cu aberto essencialmente um mtodo quarrying. Este mtodo vivel para depsitos que se localizam relativamente prximos superfcie, em uma profundidade aceitvel, de 100 a 200 m. A rocha que se encontra sob e entre as camadas de carvo escavada e o carvo fica exposto, conseguindo-se extrair at os carves que so muito finos para serem extrados pelo mtodo subterrneo. Os custos de trabalho e de capital so menores para minas a cu aberto do que para minas subterrneas e, no final do tempo de vida do depsito a rea pode ser aproveitada para outros usos.

Em depsitos offshore, o processo de lavra usado o UCG (Underground Coal Gasification). Nesse processo, ainda em estgio de desenvolvimento, o carvo alcanado por meio da perfurao direcional precisamente controlada e sujeito a uma queima controlada, produzindo um gs combustvel que vai para um buraco, por onde se perfurou a terra, para uma rea de recuperao. Os depsitos de carvo de at 8 km de distncia da costa so acessveis para o mtodo UCG da terra, atravs de poos de longo-alcance.

Segundo o artigo DTI Cleaner Coal Technology Programme Review of Underground Coal Gasification Technological (2003), o processo principal do mtodo UCG pode ser dividido em dois estgios: a pirlise, um processo qumico de ruptura da estrutura molecular atravs do calor, onde libera piches, leos, hidrocarbonetos de pequenas molculas e outros gases, e a gaseificao que ocorre quando gua, oxignio, dixido de carbono (CO2) e hidrognio reage com o carbonizador, gerando CO, metano, hidrognio e dixido de carbono (CO2). O metano um produto que tem sua formao favorecida por baixas temperaturas e


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altas presses. O mtodo UCG em profundidade produz um gs combustvel consistindo de uma mistura de CO2, CO, hidrognio, metano e gua, juntos com outros gases que poluem a mistura, como hidrognio, sulfetos, amnia e traos de outros gases. Essas contaminaes so facilmente removidas usando as tcnicas de limpeza a base de gs quente.

Beneficiamento O carvo aps a minerao necessita de

tratamento antes de ser comercializado. O mtodo mais usado o da coluna de gua oscilante, em que os fragmentos de rochas no desejados se dissipam mais rapidamente que o carvo.

Tratamento alternativos para limpeza do carvo incluem o uso de meios pesados, com a suspenso de magnetita em gua e a flotao em espuma (a flotao em espuma um processo de separao de partculas de origem distinta que ocorre em meio aquoso na presena de bolhas de ar, baseando-se em suas propriedades hidroflicas e hidrofbicas). Outros mtodos a base de gua tambm so usados.

De acordo com (Gomes et al., 2003), nos dias de hoje, existem tecnologias do carvo limpo (Clean Coal Techonology CTG) e gaseificao de carvo em ciclo combinado

(IGCC), com elevados custos de instalao e operao. Tais tecnologias estudadas e em operao nos Estados Unidos, Espanha, Frana e outros pases, tm atrado tambm empresas petrolferas. Esses programas de utilizao do carvo com tecnologias limpas e alta eficincia viabilizam o atendimento s necessidades de energia no sculo XXI, mesmo em regies ambientalmente comprometidas.

Afora a tradicional queima pulverizada do carvo, largamente utilizada no mundo, a baixos custos, mas com baixas eficincias trmicas, outras solues esto em desenvolvimento:

- Produo de energia por meio da queima

do combustvel em leito fluidizado (o material injetado no reator com ar flutua at a combusto), atmosfrico, ou sob presso;

- Produo de energia eltrica por meio do ciclo combinado gaseificao do carvo, produo de gs e vapor na alimentao de turbina a gs e turbinas a vapor onde ocorre maior eficincia trmica.

Tais tecnologias (CCT) maximizam o

aproveitamento da energia do carvo, diminuem as emisses ao meio ambiente, mas so muito caras, tornando seus empregos em larga escala inviveis em pases subdesenvolvidos.

a)

b)

Figura 10. (a) Carvo Betuminoso: presses mdias resultam na formao do carvo betuminoso; (b) Antracito:

formado a partir do carvo betuminoso submetido a grandes presses no estrato de rochas dobras. Ocorre em limitadas reas geolgicas.

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Hidrato de Gs Pesquisa Segundo Clennel (2000), a presena de

hidratos de gs frequentemente inferida atravs de perfis ssmicos de um refletor forte, de amplitude negativa e sub-paralelo ao fundo do mar, (Shipley et al., 1979), conhecido como o BSR (Bottom Simulatimg Reflector). O BSR marca a profundidade mxima de estabilidade de clatrato de metano. Perfuraes feitas pelo Ocean Drilling Program (ODP) revelaram uma zona basal de sedimentos com gs livre, de pequena velocidade ssmica superposto por uma zona de sedimentos com velocidade acima do normal devido cimentao (fraca ou forte) pelos cristais de clatrato (Holbrook et al., 1996). Em alguns lugares, a presena de clatratos revela-se como uma reduo nas amplitudes dos refletores ssmicos: a chamada blanking ou branqueamento (Lee et al., 1993). provocada por cimentao, que reduz o contraste em impedncia ssmica entre camadas de sedimentos de textura diferente (Fig. 11).

Mtodos modernos de levantamento e processamento de dados ssmicos, como inverso completa da onda (Minshull et al., 1994), anlise de velocidade de alta resoluo (Wood et al., 1994); tomografia em tempo de trnsito (Tinivella et al., 1998), e anlise da Variao de Amplitude com Offset (AVO) (Andreassen et al., 1997; Ecker et al., 2000) permitem a deteco confivel e quantificao parcial das acumulaes submarinas de hidratos de gs submarinhas. Recentemente surgiram estudos usando ssmica 3D e 4C (Percher & Hoolbrook, 2000).

Ondas de cisalhamento (tipo S) que podem ser detectados usando sensores no fundo marinho (OBS) carregam uma dimenso adicional aos dados de velocidade e impedncia, usando exclusivamente ondas P (Hobro et al., 1998).

Especificamente, a onda de cisalhamento pouco atenuada para gs livre e a velocidade da onda S muito mais sensvel rigidez dos sedimentos, que fortemente influenciada pela cimentao induzida pelos hidratos de gs at em quantidades pequenas (Dvorkin et al., 2000).

Lavra A ferramenta principal para a lavra de

hidratos de gs o levantamento ssmico (Miles, 2000), mas outros mtodos de sensoriamento remoto, como sondagens geoeltricas (Edwards, 1997) e levantamentos da conformabilidade elstica do fundo marinho (Willoughby et al., 2000) tambm esto em desenvolvimento. Alm disso, necessrio perfurar para alcanar diretamente as camadas contendo hidratos de gs. O uso de sondas de perfilagem eltrica em poos permite a coleta de dados contnuos das propriedades fsicas dos sedimentos, com uma resoluo vertical na ordem de centmetros; bem melhor que a resoluo ssmica. Estas informaes so necessrias para a verificao das condies no local de onde sero recuperados os testemunhos. Juntos, os dados de perfis e de amostragem dos sedimentos em poos localizados servem como ncoras para a avaliao dos dados ssmicos adquiridos sobre reas extensas.

Desenvolvimentos adicionais so necessrios para maximizar as informaes quantitativas obtidas com as ferramentas de perfilagem convencional (wireline) e do tipo Perfilagem Durante a Perfurao (Logging While Drilling). Essas ferramentas esto sendo desenvolvidas e calibradas pela indstria de petrleo para caracterizao de rochas mais duras, menos porosas e mais densas que os sedimentos encontrados na zona de estabilidade de hidratos de gs (0-1.000 m).

Normalmente, nem testemunhagem rasa nem dragagem permitem a recuperao de amostras de hidratos de gs. Existem duas explicaes. Primeiro, a distribuio dos hidratos de gs em sedimentos muito heterognea, sendo controlada pela produo de metano biognico no local, pelos caminhos de transporte dos gases profundos, e pelo tipo de sedimento.

Segundo, a quantidade de metano necessria para estabilizar hidratos encontrada somente alm da profundidade onde todos os ons de sulfato e outras espcies receptoras de eltrons alm de CO tm sido consumidos.

Hidratos de gs encontrados prximo ao fundo marinho normalmente esto associados exudaes de gs natural ou vulces de lama (GINSBURG & SOLOVIEV, 1997). Para obter sucesso na amostragem de hidratos de gs nesses locais, devem ser usadas imagens de alta


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resoluo do fundo marinho e veculos operados remotamente.

A ocorrncia de hidratos de gs dispersos abaixo da zona de reduo de sulfato apenas acessvel atravs de testemunhos profundos, como os que vm sendo realizados pelo ODP. As perfuraes feitas pelo ODP e Deep Sea Drilling Project Sites (DSDP) tm encontrado hidratos de gs em vrias margens passivas e ativas ao redor do mundo. As observaes diretas dos cristais de clatrato so raras porque o estado slido instvel nas condies que prevalecem na superfcie.

As ferramentas capazes de coletar e preservar os sedimentos sob presso elevada ainda esto sendo desenvolvidas. Normalmente, os hidratos de gs so detectados indiretamente. Por exemplo, uma vez que os hidratos requerem calor para se desassociar, a presena desses em testemunhos pode ser detectada atravs de medidas de temperatura: as zonas que tenham recm liberado o hidrato ainda registraro baixas temperaturas (inclusive inferiores a 0, estando ainda em estado slido) (Paull et al., 1996). A forma mais confivel para quantificar os hidratos em testemunhos recuperados parte do fato de que durante a cristalizao todos os gros so excludos da estrutura clatrato; desta forma o mineral consistir apenas de gua pura e gs (Hesse & Harrison, 1981).

Beneficiamento O hidrato de gs pode sofrer transformao

qumica: gs para lquido (GtL), gs para metanol, dimetilter (DME), e gs para olefinas (GtO);

Segundo o relatrio de desempenho Gesto de emisses atmosfricas, da Petrobrs, a converso do gs natural em combustveis lquidos atravs da tecnologia gas-to-liquid (GTL) vem despontando como uma das alternativas mais promissoras nas ltimas duas dcadas para o refino do futuro, pois permite a obteno de alguns produtos de alta qualidade. Essa tecnologia tambm possibilita a obteno de combustveis mais limpos (baixas concentraes de enxofre e aromticos) do que obtidos atravs dos processos convencionais.

De acordo com a Rentech Inc. Clean Energy Solution, o processo gas-to-liquid composto de trs passos:

1) O gs natural convertido no gs de

sntese, uma combinao de hidrognio e monxido de carbono.

2) O gs de sntese enviado para um reator FT contendo um catalisador no qual convertido para hidrocarboneto lquido ultra-limpo (Process Rentech Technology).

3) Este produto inicial promovido no combustvel diesel e no combustvel de jato.

a)

b)

Figura 11. (a) Cristais de hidrato de gs recuperados no Mar de Okhotsk, leste da Ilha de Sakhalin, margem ativa

do Pacfico Norte. Os pedaos foram removidos de sedimentos finos recuperados de um sonda que penetrou no assoalho ocenico em torno de 2 m em uma profundidade de 708 m. Escala em centmetros; (b) Uma seo de sedimentos com hidratos do Mar de Okhotsk, revelando camadas sub-horizontais e/ou veios de hidratos de gs. A amostra foi retirada de uma profundidade de 708 m.

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CONCLUSES O crescente desenvolvimento de novas

tecnologias aplicadas ao estudo, lavra e ao beneficiamento de bens minerais marinhos, decorrente de um aumento acentuado no interesse das naes desenvolvidas, tanto nos recursos de guas rasas como areia e cascalho (utilizados na recuperao de perfis praiais e na construo civil, por exemplo) como naqueles minerais presentes na rea Internacional dos Oceanos (ndulos e sulfetos polimetlicos e crostas cobaltferas).

Segundo Souza (2000, 2006), a explorao de recursos minerais marinhos da plataforma continental brasileira e reas ocenicas adjacentes, esto definidas atravs da Poltica Nacional para os Recursos do Mar (PNRM) e pelo Plano Setorial para os Recursos do Mar (PSRM), O espao marinho brasileiro formado por um mar territorial (MT), uma zona contgua (ZC), uma zona econmica exclusiva (ZEE), e uma plataforma continental (PC) possui uma rea aproximada de 4.500.000 km2, o que constitui mais da metade da parte emersa de nosso territrio.

A zona internacional do leito marinho conhecida como rea, situa-se alm da jurisdio brasileira, sendo considerada pela Conveno das Naes Unidas sobre o Direito do Mar CNUDM- patrimnio comum da humanidade- tendo o Brasil assim como todos os Estados Partes da Conveno direito a explorar os seus recursos minerais. Em termos poltico-estratgico, o Brasil tem interesse em conhecer e avaliar os recursos minerais adjacentes a sua plataforma continental e de requisitar a Autoridade Internacional dos Fundos Marinhos (Internacional Seabed Authority), a permisso para explor-los.

Caso o Brasil venha a requisitar reas para explorao de recursos minerais em zonas internacionais dos oceanos, estas tambm podem ser consideradas como fazendo parte do espao marinho brasileiro.

Com relao Zona Econmica Exclusiva ser necessrio no estudo dos recursos minerais nela ocorrentes, um direcionamento estratgico com vistas ao seu mapeamento progressivo e impactos ambientais correspondentes quando da fase exploratria.

Caber ao Servio Geolgico do Brasil (CPRM) conduzir essa etapa atravs de

mecanismo j existente (REMPLAC), com incluso de atividades como o GRANMAR e o COMAR no estudo dos granulados siliciclsticos e bioclsticos. Outros recursos como placeres, fosforita, carvo, evaporitos, enxofre devem necessariamente ser fortalecidos, atravs de uma rede de instituies de pesquisa estruturada em quatro pontos bsicos: recursos humanos qualificados, moderno equipamento, meios flutuantes adequados e equipamentos e recursos financeiros rapidamente disponibilizados.

Conforme ressaltado por Souza et al. (2007) o principal obstculo para implementao da rede de trabalho e desenvolvimento de um projeto nacional recai de alguma forma nos pontos acima indicados. Os demais aspectos como falta de incentivo, inexistncia de um nmero suficiente de ncleos consolidados, ausncia de desenvolvimento de novas tecnologias, falta de meio flutuante e pequeno nmero de programas de formao e treinamento de pessoal para o setor, passam necessariamente por uma deciso desse porte.

O processo de um aumento progressivo na compreenso dos minerais marinhos, pode contribuir para um progresso cientfico em geral e o avano tecnolgico adquirido no processo pode produzir aplicaes benficas importantes no conhecimento sobre os mesmos. O estudo sobre sulfetos polimetlicos pode contribuir para um conhecimento mais aprofundado sobre as mineralizaes ligadas a processos geotectnicos e dinmica trmica e o geoqumica de mar profundo.

Torna-se, portanto imperioso que nosso pas acompanhe o desenvolvimento tecnolgico nesse campo de atividade, pois dele dever utilizar-se em futuro prximo, caso opte por um incisivo plano de estudo de seus recursos minerais marinhos em guas rasas e profundas, com especial nfase naqueles recursos da rea em regies adjacentes a nossa margem continental, como no caso das crostas cobaltferas da Elevao do Rio Grande.

Medida importante durante esse trabalho ser a observao das reas de descarte e a conservao das reas de preservao permanente, reconhecidas usualmente como reas de grande produtividade ou com berrios para espcies de recursos vivos de importncia econmica.


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Com relao ao beneficiamento dos minerais lavrados no mar, este consiste dos mesmos processos de beneficiamento dos minerais lavrados no continente, com as respectivas adaptaes. De uma maneira geral o processo qumico sofrido pelos minerais at atingir um estado comercial realizado em terra.

No Brasil, o CETEM (Centro de Tecnologia Mineral) o ncleo tecnolgico, focado numa temtica definida: pesquisa e desenvolvimento de tecnologias minerais e ambientais.

AGRADECIMENTOS

As colegas Maria Luiza Correa da Camara

Rosa, Hyala Queiroz Valente da Silva, Milena de Oliveira Marcho pela ajuda na elaborao do texto e a Professora Viviane Possamai por sua reviso, o agradecimento dos autores. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ANDREASSEN, K.; HART, P.E. & MACKAY,

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