A caracterização mineralógica e química de uma amostra é uma importante etapa em qualquer projeto de mineração. Por meio das análises laboratoriais que se obtêm informações essenciais para avaliar a viabilidade econômica de um depósito, definir rotas de beneficiamento e garantir o controle de qualidade durante todo o processo produtivo.

Escolher o método analítico adequado é uma etapa que exige conhecimento técnico e planejamento. Essa escolha deve considerar não apenas os elementos que se deseja quantificar, mas também as características físicas e químicas dos minerais presentes na amostra, a matriz litológica, os objetivos da análise e o nível de precisão necessário para o projeto.

As diferentes técnicas empregadas operam com base em propriedades físicas específicas, que respondem de forma distinta conforme a composição mineralógica do material. Por isso, entender o comportamento da amostra é essencial para garantir medições confiáveis.

Outro ponto crucial está no preparo das amostras. Antes das medições, é comum realizar etapas de moagem, decomposição ou digestão química, ajustadas de acordo com a natureza da matriz mineral. Essas etapas, embora muitas vezes vistas como rotineiras, são determinantes para a qualidade do resultado final.

Por isso, o laboratório de mineração precisa aliar técnicas analíticas precisas, preparo adequado de amostras e equipamentos confiáveis, garantindo resultados consistentes, rastreáveis e em conformidade com padrões de qualidade.

Preparação: A base de uma boa análise

Antes de qualquer determinação química ou física, a etapa de preparo da amostra é fundamental para garantir a representatividade e confiabilidade dos resultados.

No laboratório de mineração, as amostras de rochas, minerais e solos podem passar por processos de secagem, moagem, desagregação, homogeneização e amostragem, que devem ser conduzidos de forma padronizada.

• Secagem: realizado em estufas com circulação e renovação de ar, com modelos com diferentes volumes, que assegura secagem uniforme e controle preciso de temperatura.

• Homogeneização: equipamentos como o agitador homogeneizador em “V” e o em “Y” garantem mistura eficiente de amostras em pó ou grânulos.

• Moagem: a redução do tamanho das partículas é feita de acordo com a dureza do material. O moinho de solos TE-330/1 é indicado para materiais menos resistentes, com textura e dureza similar a torrões de solo, enquanto o moinho de jarros TE-500/1 é ideal para amostras com dureza elevada.

Essas etapas são essenciais para que o material esteja em condições adequadas de análise, evitando variações indesejadas.

Preparo básicos para análises elementares 

A etapa de digestão e preparo de soluções também exige controle e condições laboratoriais adequadas. Alguns pontos fundamentais incluem:

• Qualidade da água: deve estar livre de impurezas orgânicas e inorgânicas. Para isso, utiliza-se sistemas como destiladores, osmose reversa ou deionizadores. Equipamentos como o Sistema de Purificação de Água Sartorius Arium® mini garantem água do tipo I, ideal para preparo de padrões e soluções.

• Pesagem: realizada em balanças analíticas, de precisão e semianalíticas, que asseguram exatidão nas etapas de preparo.

• Preparo de soluções: feito com auxílio de agitadores magnéticos, agitadores de tubos, banhos-maria, chapas aquecedoras e medidores de pH, que garantem dissolução completa e estabilidade das soluções.

• Segurança: o recomendado é que o preparo deve ser conduzido em capelas para exaustão de gases, reduzindo riscos de exposição a vapores ácidos ou tóxicos.

• Secagem de materiais: após o uso, as vidrarias e utensílios podem ser secos e esterilizados em estufas para secagem e esterilização.

Essas boas práticas asseguram que as análises subsequentes sejam realizadas com o máximo de qualidade e reprodutibilidade.

Análises químicas: Determinação de elementos 

As análises químicas são essenciais para quantificar metais, semimetais e outros elementos presentes nos minérios, solos e efluentes. Duas das principais técnicas utilizadas no setor mineral são:

Espectrometria de Absorção Atômica (AA)

A Espectrofotômetro de Absorção Atômica (AA) mede a absorção de radiação por átomos livres no estado gasoso, após a vaporização em chama ou forno de grafite. A propriedade explorada é a absorção seletiva de luz em comprimentos de onda específicos.

Antes da leitura, a amostra deve ser digerida quimicamente, dependendo da matriz. A técnica é amplamente aplicada para a quantificação de metais em minérios metálicos, solos contaminados, rejeitos e águas de mina.

O Espectrofotômetro de Absorção Atômica GBC-SavantAA é indicado para determinação de metais como ouro (Au), prata (Ag), cobre (Cu), ferro (Fe), paládio (Pd), platina (Pt), zinco (Zn), manganês (Mn), níquel (Ni), chumbo (Pb), cádmio (Cd) e mais. Podendo também ser acoplado a acessórios como o forno de grafite ou gerador de hidretos.

Espectrometria de Emissão Óptica (ICP-OES)

O ICP-OES é uma técnica multielementar que utiliza plasma indutivamente acoplada para excitar os átomos da amostra. Esses átomos emitem luz em comprimentos de onda específicos, e a intensidade da emissão é proporcional à concentração do elemento.

A amostra deve ser digerida antes da leitura, permitindo análises precisas de metais, semimetais e até não metais. É uma técnica essencial em análises de ouro, prata, cobre, zinco, níquel, manganês, lítio, terras raras e outros, oferecendo alta sensibilidade e leitura simultânea de diversos elementos.

Digestão de Rochas e Minérios

Para essas análises químicas, como ICP e Absorção Atômica, é necessário que a amostra passe por um preparo inicial. Como rochas e minérios são materiais sólidos e extremamente resistentes, muitas vezes é indispensável realizar o processo de digestão química, que promove a decomposição da matriz mineral.

Um método eficiente para isso é a digestão em bombonas de Teflon, utilizando um bloco digestor (Bloco de bombonas TE-015-1). Esse sistema foi projetado para trabalhar com reagentes altamente ácidos, como ácido fluorídrico, clorídrico, nítrico ou perclórico, capazes de decompor as amostras. Por essa razão, as bombonas são fabricadas em Teflon (PTFE), material inerte e resistente à corrosão química.

O processo funciona da seguinte forma:

As bombonas são posicionadas sobre um bloco aquecedor, que eleva a temperatura para acelerar a reação química e promover a decomposição da amostra.

Durante a digestão, ocorre geração de gases e aumento significativo da pressão interna. Por isso, as bombonas são resistentes e possuem rosca para garantir vedação segura.

Após a digestão, não é possível abrir as bombonas imediatamente devido à alta pressão e temperatura. Para isso, o sistema conta com uma galeria de resfriamento, que circula água para reduzir gradualmente a temperatura e, consequentemente, a pressão interna. Como alternativa à água corrente, pode-se utilizar um banho termostatizado, garantindo economia de água e maior controle do processo.

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Analisador de mercúrio

A Tecnal oferece soluções modernas e práticas para análise de mercúrio.

• Analisador de mercúrio: Modelo Lumex-me-mercury Analyzer RA-915 LAB, permite análise direta de amostras sólidas, semissólidas e líquidas, sem necessidade de pré-tratamento. Ideal para solos, sedimentos, rochas, minérios e minerais. O método dispensa reagentes e gera resíduos mínimos.

• Analisador de mercúrio: Modelo Lumex-me-mercury Analyzer RA-915M, indicado para determinação de mercúrio em solos, rochas, sedimentos e gases de hidrocarbonetos, com acessórios específicos para cada tipo de amostra.

Esses equipamentos garantem análises rápidas, limpas e de alta sensibilidade, atendendo às normas ambientais e industriais.

Análises físicas 

As análises físicas complementam as determinações químicas, permitindo compreender as propriedades estruturais e morfológicas dos minerais. São técnicas, em geral, não destrutivas, aplicadas para avaliar porosidade, cor, morfologia, resistência e granulometria.

• Granulometria: etapa essencial na caracterização de minérios e solos, realizada por peneiramento convencional com o Agitador Eletromagnético B-AGIT, que garante precisão e repetibilidade nos resultados.

Conclusão

Cada etapa do processo analítico em mineração exige rigor, precisão e confiabilidade. Com equipamentos desenvolvidos para atender às demandas desse setor, a Tecnal oferece soluções para laboratórios de mineração, desde o preparo de amostras e purificação de água até as análises multielementares.

Referências bibliográficas 

Instituto Laboratório de Análise de Minerais e Rochas, Departamento de Geologia da Universidade Federal do Paraná. Disponível em: http://www.lamir.ufpr.br/lab/index.php/tecnicas-analiticas/

Laboratório de Caracterização Tecnológica LCT, Departamento de Engenharia de Minas e de Petróleo da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Disponível em: https://lct.poli.usp.br/servicos/analise