Relatório de Ciência dos Materiais - Hematita

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FIGURA 01 Detalhe do tetraédro da ciência dos materiais

- Processamento da hematita

O processamento mineral pode ser conceituado como o conjunto de operações básicas que são realizadas em uma matéria-prima mineral (minério bruto) com o objetivo de se obter sua adequação, ou seja, produtos comercializáveis. A terminologia técnica inclui diversos termos que podem ser empregados para conceituar esse conjunto de operações. Autores nacionais (Peres e colaboradores, Silva,Trajano e Beraldo, por exemplo) têm utilizado tradicionalmente o termo tratamento de minérios para designar todo o conjunto dessas operações básicas, enquanto autores estrangeiros vêm, modernamente, adotando com maior frequencia o termo processamento (Kelly e Spottiswood, Weiss, Wills, e muitos outros).(VALADÃO,p.13,2007)

Pode-se dividir o tratamento de minérios/beneficiamento da hematita em três etapas distintas. A figura 02 mostra essa etapas.

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FIGURA 02- Divisão em etapas do tratamento de minérios

Cominuição: A cominuição ou fragmentação da hematita consiste na redução das dimensões dos blocos rochosos. Pode ser por processo de britagem (fragmentação dos blocos) ou moagem (fragmentação fina).

Mecanismo de fragmentação:

- Compressão

- Impacto

- Cisalhamento

- Tração

- Atrito

Classificação: A classificação e o peneiramento da hematita tem como principal objetivo a separação de materiais em duas ou mais frações com partículas de tamanhos distintos. A operação unitária de separação e classificação da hematita é comum quase em todas as instalações industriais de tratamento, o que muda de um processo para outro é a ordem de realização das operações e o seu ajuste aos diferentes tipos de minérios ou de produtos formados. No peneiramento tem-se uma separação apenas segundo o tamanho geométrico das partículas, enquanto que na classificação a separação da hematita é realizada tomando-se como base a velocidade com que seus grãos atravessam um meio fluido (normalmente água).

Concentração: A concentração do minério de ferro hematítico pode ser definida como um processo no qual partículas de diferentes densidades, tamanhos e formas são separadas uma das outras por ação da força da gravidade e/ou por forças centrífugas. A separação ocorre entre o óxido de ferro e a sílica. A figura 03 detalha uma partícula de uma hematita.

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FIGURA 03- Partícula de hematita

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- Estrutura da hematita - Descrição cristalográfica:

Sistema cristalino: Hexagonal –R, escalonoédrica – hexagonal.

Parâmetro de rede:

- a: 5,0314 x10-10

- c: 13,737x10-10

- Número de vizinhos: 6

- Volume da célula unitária: V = a2c.sen60°= 301,20x10-30 m3

- Densidade: 4,9 – 5,3 g/cm3

- Propriedades fisicoquímicas

A hematita não apresenta clivagem (Plano de fratura de notável regularidade). Encontra-se usualmente na cor vermelha. Possui brilho metálico. Sua fratura é subcochoidal a ausente.

Outras propriedades físicoquímicas:

- Dureza: 5,5 - 6,5 (Escala Mohs)

- Índice de refração: 2,94 – 3,22

- Birrefringência: -0,280

- Aplicações

A hematita é o principal minério de ferro na produção de ferro gusa. Juntamente com o agente redutor (coque ou carvão vegetal) e os fundentes (CaCo3) compõem a carga metálica de um reator de contra corrente denominado alto forno. O alto forno é apresentado no esquema 01..

As exigências do mercado siderúrgico se fazem necessário, uma vez que a granulometria interfere diretamente na passagem dos gases de redução pelo reator.

Quando a hematita é introduzida no alto forno com alto índice de crepitação, uma pequena “fragmentação” ocorre no minério granulado. Teores de H2O presentes no interior do minério entram em ebulição, por causa da alta temperatura do processo. Quando a pressão dos gases é maior que a resistência mecânica do granulado, este se fragmenta e gera finos de minério. Os finos impedem a passagem dos gases ascendentes, formando “engaiolamento” da carga dentro do alto forno. A figura 04 apresenta etapas da redução da hematita.

FIGURA 04- Etapas da redução da hematita:

A figura 05 relaciona as reações químicas de redução

FIGURA 05-Reações químicas de redução:

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ESQUEMA 01-Modelo esquemático de um alto forno

Disponível em: http://www.ebah.com.br/textos-sobre-siderurgia

- Técnicas de caracterização e controle usualmente aplicáveis da hematita:

A avaliação do minério de ferro hematítico é realizada macroscopicamente ou por agentes tecnológicos (equipamentos microscópicos) que visam investigar seu comportamento quando submetido a esforços mecânicos ou quando estáticos.

Análises da hematita:

- Química

- Granulométrica

Análise por difratograma de raio X:

Tem por objetivo analisar a intensidade do feixe difratado quando colocado uma amostra de hematita para análise cristalográfica. O equipamento apresenta a quantidade de moléculas de Fe2O3 e SiO2. A figura 06 mostra uma análise por difração de raio X.