Por Professora Drᵃ Emily Mayer de Andrade Becheleni Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri Janaúba-MG
O nióbio se destaca pelo seu alto valor agregado e pela aplicabilidade em diversas indústrias. Possui altas condutividades térmica e elétrica, maleabilidade, ductilidade e alta resistência à corrosão, ao calor e ao desgaste, logo, é utilizado em diversas ligas metálicas para aprimorar suas propriedades. Destacam-se aplicações nas indústrias de superligas, aeronáutica, na produção de supercondutores de energia, capacitores mecânicos, dispositivos eletrônicos, indústria ótica e aeroespacial e mais recentemente em baterias de íons lítio (Sumário Mineral Brasileiro, 2017).
A associação do nióbio com o lítio em baterias automotivas (LÜBKE et al., 2016) visa maiores rendimentos e desempenho (VASCONCELOS, 2019). O Brasil é o detentor das maiores reservas de nióbio do mundo e o maior produtor desta commodity no mercado mundial (PADILHA, 2020). O seu alto valor agregado e o fato de o Brasil possuir a liderança na disponibilidade das reservas em escala mundial aportam atratividade para a produção e comercialização nacional e internacional e também alertam para a necessidade do conhecimento científico das transformações químicas, físicas e mineralógicas que ocorrem durante os processos produtivos e seus aspectos sociais, econômicos e ambientais.
Novas aplicações vêm sendo desenvolvidas e a mais recente envolve a associação do nióbio com o lítio em baterias automotivas (LÜBKE et al., 2016), visando maiores rendimentos e desempenho (VASCONCELOS, 2019). As reservas de nióbio brasileiras são encontradas nos municípios de Araxá e Tapira, no estado de Minas Gerais, Ouvidor, no estado de Goiás, e São Gabriel da Cachoeira, no estado do Amazonas e representadas pelo mineral pirocloro (SILVA et al., 2017).
Geralmente, os minérios de pirocloro brasileiros são complexos, compostos por diversos minerais de ganga como silicatos (quartzo), minerais contendo ferro, carbonatados (calcita, dolomita) além de apatita, barita, dentre outros (SILVA, 2001; RAMOS, 2021). As rotas de beneficiamento de minérios se difem tanto em escala de produção, quanto no processo produtivo, conforme as características mineralógicas de cada jazida (WILLS; FINCH, 2016).
As principais operações de processamento para os minérios de pirocloro são britagem, moagem, peneiramento e separação magnética, as quais preparam o minério para a flotação, operação da qual obtém-se o concentrado de óxido de nióbio (SILVA et al., 2017; RAMOS, 2021). A flotação consiste na separação dos minerais em meio aquoso.
O sistema de flotação, geralmente, contém o minério, água e reagentes químicos com funções diversas tais como coletoras, depressoras, espumantes, dentre outras. Em determinado momento da flotação, ocorre a introdução de gás no sistema, em sentido ascendente, o que possibilita a remoção de alguns minerais da fase aquosa.
Para que um minério seja concentrado por flotação é necessário que este possua minerais com graus de hidrofobicidade diferentes. Sendo assim, os minerais mais hidrofóbicos são carregados pelas bolhas de gás até a superfície do sistema e, em seguida, são removidos. Já os minerais mais hidrofílicos (aqueles que possuem mais afinidade de interagir com a água do que com o gás) permanecem na suspensão aquosa (WILLS e FINCH, 2016). Para desenvolver novas metodologias de flotação e otimizar estes sistemas é necessário estudar a seletividade dos reagentes em relação aos minerais, compreender as características das interfaces do sistema e os mecanismos de interação que ocorrem durante a flotação do pirocloro e dos principais minerais de ganga do minério de nióbio (ROBOCKAI, 1979).
Estes conhecimentos são escassos na literatura em pouco compreendidos pela comunidade científica. O Projeto de pesquisa “Obtenção de compostos de nióbio de alta pureza a partir de matérias primas minerais e metálicas” foi aprovado pela Chamada do CNPq No 23/2022 (Linha 1: Mapeamento, prospecção e exploração de recursos minerais de nióbio, mineração e transformação desses recursos minerais para produção de concentrados, óxidos, ligas e metais.) em novembro de 2022 e finalizar-se-á em 2024.
Este projeto é coordenado pela professora Sônia Denise Ferreira Rocha do departamento de Engenharia de Minas da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), conta com a colaboração de professores de outras instituições de ensino, como a Professora Emily Mayer de Andrade Becheleni da Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM/Campus Janaúba), do professor Frederico Marques Penha do Royal Institute of Technology – KTH (Suécia), além de diversos pesquisadores e estudantes das universidades parceiras.
O objetivo global do projeto citado é desenvolver processos que possibilitem a obtenção de produtos de elevada pureza de nióbio, mais especificamente, niobato de sódio, niobato de potássio, ácido nióbico e óxido de nióbio, a partir de matérias-primas primárias e secundárias, disponibilizando o conhecimento para o setor e, consequentemente, possibilitando novos desenvolvimentos na cadeia produtiva do metal.
A colaboração da equipe da Universidade Federal dos Vales de Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM), Campus Janaúba, neste projeto, corresponde a um dos objetivos específicos do projeto global, sendo este: Explorar as propriedades de superfície do pirocloro (mineral portador de nióbio) e minerais de ganga (quartzo, calcita e dolomita) na presença de eletrólitos para potencializar o uso de coletores aniônicos na flotação do pirocloro.
A motivação para o estudo do processamento mineral está no fato de condições industriais de processo exigirem a aplicação de substâncias potencialmente poluidoras e, consequentemente, um maior cuidado com a deposição de rejeitos evitando a percolação do efluente para o solo.
Na UFVJM, os estudos de microflotação em tubos de Hallimond para os minerais de ganga são realizados no Laboratório de Operações Minerais (LOM) do Instituto de Engenharia Ciência e Tecnologia (IECT) da UFVJM, em Janaúba, pelas estudantes do curso de Engenharia de Minas da UFVJM e bolsistas do CNPq Emelly Thauane Carneiro Santos (9 º período) e Carolayne de Sousa Martins (8º período) com a orientação da professora Dra. Emily Becheleni.
A relevância e impacto deste projeto para o desenvolvimento científico, tecnológico e de inovação estão na geração de conhecimentos específicos, escassos na literatura, tanto em termos de termodinâmica e especiação do nióbio, essenciais para o desenvolvimento de novas aplicações e produtos de nióbio, como no processamento de minério de nióbio. Esse conhecimento permitirá o avanço em termos do conhecimento da química interfacial para concentração de pirocloro e,também, vislumbrar a obtenção de produtos de nióbio, a partir de minérios materiaisprimas residuais dos processos, para novas aplicações.
Em termos futuros, o processamento dematérias-primas secundárias, no contexto de mineração urbana e da economia circular, será facilitado. Dessa forma este projeto possibilita seguir na direção de um melhor aproveitamento de recursos minerais, uma vez que separações mais efetivas dos minerais portadores de nióbio poderão sustentar e incrementar o mercado brasileiro produtivo de nióbio.
Contribui grandemente na estruturação do Laboratório de Operações Minerais da UFVJM, utilizado pela comunidade acadêmica da UFVJM em atividades práticas de ensino e pesquisa. Isto permite formar recursos humanos com conhecimentos da cadeia produtiva de nióbio e das especificidades dos sistemas aquosos, envolvendo tanto a concentração de minérios quanto a química do nióbio em sistema de precipitação e cristalização.
Logo, a contribuição também é significativa para a sociedade. Referências: LÜBKE, M. et al. High power nano-Nb2O5 negative electrodes for lithium-ion batteries. Electrochimica Acta, v. 192, p. 363?369, 2016. PADILHA, A. J. NIOBIUM (COLUMBIUM). [S.l: s.n.], jan. 2020. RABOCKAI, T. Físico-Química de Superfícies. Secretaria Geral de Organização dos estados americanos. Programa Regional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico. Washington: D.C., 1979, 128 p. RAMOS, Giseli Silva.
Caracterização mineralógica do processo de beneficiamento do minério de nióbio da mina Boa Vista, Catalão-GO, Brasil. 2021. 94 f., il. Dissertação (Mestrado em Geologia) — Universidade de Brasília, Brasília, 2021. SILVA, C. S. Nióbio, Balanço Mineral Brasileiro. Brasilia, Departamento Nacional de Produção Mineral, 17p, 2001. SILVA, J. D.; GONÇALVES, D.; RUFINO, P. C.; MORINIGO, E.; SOUZA, W. A. PRODUÇÃO DE NIÓBIO A PARTIR DO BENEFICIAMENTO DE ROCHA FRESCA DA MINA BOA VISTA, p. 208-216. In: 18º Simpósio de Mineração, São Paulo, 2017.
Sumário Mineral Brasileiro. [S.l: s.n.], 2017. Disponível em: . Acesso em: 1 jul. 2022. VASCONCELOS, Y. O Polêmico Nióbio. Revista Fapesp, p. 64?69, mar. 2019. WILLS, B. A.; FINCH, J. A. Wills’ Mineral Processing Technology: An introduction to the practical aspects os ore treatment and mineral recovery. 8 ed. Oxford: ButterworthHeinemann, 2016.
