Universidade Federal de Pernambuco Programa de P

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Universidade Federal de PernambucoPrograma de
Pós-Graduação em Engenharia Mineral

• Bentonita
• Disciplina Tecnologia de Minerais Industriais
• Professor Luís Carlos Bertolino

Tiago Magalhães e Lívia Campêlo
Recife, 2009
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Bentonita
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Características
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Características

• O nome vem de um depósito em Fort Benton, EUA.
• Existem alguns tipos de bentonitas e seus nomes
  dependem dos elementos predominantes, tais como
  K, Na, Ca, e Al.
• O tipo mais normal é a cálcica.

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Características

• As bentonitas da Boa Vista são cálcicas e para
  serem usadas industrialmente devem ser ativadas
  com carbonato de sódio (barrilha) para que se
  tornem sódicas.
• A bentonita que ocorre na Paraíba é encontrada
  numa variedade de cores que levou à denominação
  dos tipos conhecidos localmente como chocolate,
  bofe, chocobofe e verde lodo.

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Características
Em (A) pilhas de estoque de bentonita, em (B),
ativação da bentonita com barrilha UBM (União
Brasileira de Mineração)
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Características
Fluxograma das operações de ativação da bentonita
na UMB
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Características

• A bentonita é tixotrópica. Neste tipo de
  estrutura, as folhas de tetraedros de lamelas
  diferentes encontram-se adjacentes, ficando os
  átomos de oxigênio em posições opostas, levando a
  uma fraca ligação entre as camadas. Além disso,
  existe forte potencial repulsivo na superfície
  das lamelas resultante do desbalanceamento
  elétrico.

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Características

• Estes dois fatores contribuem para o aumento da
  distância entre as camadas quando em presença de
  água. A esmectita, então, possui uma rede capaz
  de sofrer expansão, na qual todas as superfícies
  das camadas estão disponíveis para a hidratação e
  troca de cátions, sendo esta a sua principal
  característica (Moore e Reynolds, 1989).
• Veja esquema

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Características
Representação esquemática da estrutura das
lamelas de uma esmectita dioctaédrica.
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Usos
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Usos

• A elevada superfície específica, a grande
  capacidade de troca catiônica (CTC) e tixotropia
  lhe conferem propriedades muito específicas e lhe
  permitem aplicações nas mais diversas áreas.
• A propriedade tixotrópica também faz a bentonita
  sódica útil como um selante, especialmente para a
  vedação de sistemas de dispositivos
  subsuperficiais para deposição de combustível
  nuclear e para quarentenas de poluentes metálicos
  de águas de subsolo.

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Usos

• Usos similares incluem construção de muros de
  contenção, impermeabilização de paredes no
  subsolo e formação de outras barreiras
  impermeáveis para selagem externa de poços, para
  selagem de poços velhos, ou como um forro na base
  de aterros sanitários para impedir a migração do
  chorume.

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Usos

• Os principais segmentos consumidores de argila
  bentonítica no mercado nacional são
• Indústria petrolífera (agente tixotrópico nas
  perfurações dos poços de petróleo)
• Indústria siderúrgica (pelotização de minério de
  ferro)
• Indústria de fundição (aglomerante em sistemas de
  areia verde - demonstrando-se o melhor
  aglomerante utilizado pelas indústrias de
  fundição em seus processos de moldagens de peças
  críticas de ferro fundido, aço e ligas
  não-ferrosas)

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Usos

• Cont.
• Indústria de tintas e vernizes (espessante)
  indústria vinícola (elemento filtrante e
  clarificante de vinhos e sucos)
• Indústria da construção civil (impermeabilizante
  de barragens, metrôs, aterros sanitários)
  perfuração de poços artesianos (estabilizador de
  solos)
• Indústria alimentícia animal (componente inerte
  veículo para rações)
• Indústria farmacêutica e de cosméticos.

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Reservas
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Reservas

• Devido à abundância de reservas mundiais de
  bentonita, a sua estimativa não vem sendo
  publicada.
• As reservas medida e indicada oficiais
  brasileiras medem 41,4 (preliminar) e 27,5
  (revisada) milhões de toneladas em 2007.
• O estado do Paraná tem a maior porção das
  reservas medidas (38,6), enquanto a Paraíba tem
  a maior parte das indicadas (88,2). No total
  (medida indicada), as reservas paraibanas
  representam 55 do total e as paranaenses, 24.

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Lavra
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Lavra

• Bentonitas brasileiras e do Wyoming
• A lavra da bentonita é feita usando o método
  strip mining, a espessura da bentonita varia de 2
  a 3 metros e apresenta um comprimento de 2 a 5 km
  (no Wyoming).
• Um scraper é usado para fazer o decapeamento, o
  carregamento é feito por pá carregadeirae o
  transporte até a unidade de beneficiamento é
  feito por caminhões fora de estrada.

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Lavra

• No inverno é praticamente impossível trabalhar na
  frente de lavra pois o chão fica escorregadio, a
  estratégia para não parar é compensar na
  explotação nos dias secos e armazenar no pátio da
  usina para processamento nos dias chuvosos.

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Lavra

• Dependendo da natureza do produto que se deseja
  obter, os mineradores de bentonita da região já
  têm bastante experiência sobre qual tipo de
  argila deve ser processada.
• Em algumas situações é feita, inclusive,
  blendagem dessas argilas, em função também do
  produto que se deseja obter.

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Beneficiamento
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Beneficiamento

• As bentonitas da Paraíba são processadas da
  seguinte maneira
• Desintegração
• Adição de 2,5 a 3 de barrilha
• Homogeneização
• Laminação ou extrudagem
• Cura
• Secagem
• Moagem
• Classificação pneumática e ensacamento.

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Beneficiamento

• Algumas empresas adicionam barrilha a seco,
  outras a úmido.
• Varia também o tempo de ativação e a secagem do
  material (através do sol ou secador rotativo).

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Produção
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Produção

• A produção mundial de bentonita em 2007 obteve um
  acréscimo de 0,4.
• A produção brasileira de bentonita beneficiada
  avançou 1,4 em relação a 2007.

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Produção

• Em 2007, a Paraíba produziu 291.737,6 t, o
  equivalente a 88,5 de toda a bentonita
  bruta brasileira.

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Empresas
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Empresas

• Oficialmente, quatorze empresas atuam neste
  segmento no país. A maior delas é a Bentonit
  União Nordeste.
• A queda na produção bruta pode estar relacionada
  à paralisação da lavra, por razões técnicas e
  econômicas, de duas empresas
• União Brasileira de Mineração S/A
• Süd Chemie do Brasil LTDA, ambas localizadas em
  Boa Vista/PB.

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Empresas

• A Bentonit União Nordeste situada em Boa
  Vista/PB, até 2007, produziu exclusivamente
  bentonita do tipo ativada e contribuiu com 98,7
  deste produto produzido no Brasil, seguida
  da empresa Bentonita do Paraná Mineração
  Ltda., localizada em Quatro Barras/PR, com
  1,3.

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Importação
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Importação

• Os gráficos abaixo mostram os principais países
  de origem para as respectivas categorias

Para semimanufaturados foram os EUA (100).
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Consumo Interno
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Consumo interno

• Os dados relativos ao consumo estimado de
  bentonita bruta, no ano de 2007, indicaram
  a seguinte distribuição extração de
  petróleo/gás (54) e pelotização (46).
• O município de Boa Vista/PB foi o responsável
  por 88 das vendas de bentonita bruta em 2007.
  Campina Grande/PB, 8,9 e Pocinhos/PB, 3,10.

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Consumo interno

• O destino das vendas de bentonita beneficiada
  (moída seca) se distribuiu nos seguintes Estados
  São Paulo com 53,5, Minas Gerais com 30,7,
  Paraná com 5,2, Rio Grande do Sul com
  4,65, Santa Catarina com 3,4 e Bahia com
  2,6.
• As finalidades industriais para a bentonita
  moída seca se distribuíram entre graxas e
  lubrificantes com 78,7, fertilizantes com
  11,1, óleos comestíveis com 7,7 e fundição com
  2,4.

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Consumo interno

• O destino das vendas da bentonita ativada foi
  apurado entre os seguintes Estados Espírito
  santo com 44,4 Minas Gerais com 27,7, Rio
  Grande do Sul com 11,6, Santa Catarina com 9,6,
  São Paulo com 5,3, e Rio de Janeiro com 1,4.
• Os usos industriais da bentonita ativada se
  distribuíram entre pelotização de minério de
  ferro com 63, fundição com 19,7, ração animal
  com 11,6, extração de petróleo e gás com 5,5 e
  outros produtos químicos com 0,2.

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Difração de Raio-X
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Difração de Raio-X

• De acordo com Aranha, I. B. et al. a difração de
  raios X das bentonitas, em sua forma integral e
  fracionada, permitiu a caracterização das fases
  cristalinas presentes.
• O fracionamento das bentonitas permitiu uma
  melhor caracterização, não só porque forneceu uma
  fração rica em argilominerais, mas também porque
  facilitou a identificação de outros minerais
  originalmente presentes em menor quantidade.

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Difração de Raio-X
Difratogramas de raios X das bentonita Verde
Lodo E esmectita C caolinita F
feldspato Q quartzo M mica.
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Infravermelho
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Infravermelho

• Os espectros de infravermelho das bentonitas
  brasileiras apresentaram bandas características
  de esmectita (van der Marel e Beutelspacher,
  1976).
• Foi observada a presença de caolinita nas
  amostras CBPM A, CBPM B (amostra mais superficial
  e mais profunda, respectivamente) e Verde Lodo
  (confirmando os dados de DRX).

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Infravermelho
Espectros de infravermelho das bentonitas
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Infravermelho

• As análises mostraram que as bentonitas
  brasileiras estudadas apresentam comportamento de
  desidroxilação, enquanto que a do Wyoming
  apresenta o comportamento convencional das
  montmorilonitas.

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ATD-TG
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ATD-TG

• Segundo Todor (1976), a endoterma relativa à
  desidroxilação das esmectitas pode ser
  correlacionada à natureza dos cátions em sua
  estrutura cristalina, uma vez que as hidroxilas
  estruturais estão quimicamente ligadas a estes
  cátions.

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Importância das Análises
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Importância das Análises

• As técnicas analíticas utilizadas foram úteis
  para a caracterização e diferenciação das
  bentonitas e para explicar seus diferentes
  comportamentos.
• A espectroscopia na faixa do infravermelho e as
  análises térmicas evidenciaram a presença
  importante de ferro nas bentonitas brasileiras e
  de alumínio na bentonita americana.
• Confirmou-se a melhor performance da bentonita
  americana em relação às brasileiras para
  aplicação em fluidos de perfuração.

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Outras informações
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Outras informações

• O Brasil importa a bentonita sódica, pois
  atualmente não há reservas deste bem mineral e a
  produção, por conseguinte, somente pode ser
  obtida pela ativação do produto bruto.
• O aumento de usinas siderúrgicas no Brasil, as
  quais utilizam minério pelotizado, podem
  incrementar a utilização de bentonita.
• As principais aplicações deste mineral no campo
  da pelotização de minério de ferro, fundição e
  extração de petróleo e gás, em consonância
  com a atual expansão econômica brasileira e
  mundial, podem garantir demandas crescentes
  ou constantes por bentonita.

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Outras informações

• A Empresa Brasileira de Pesquisa
  Agropecuária Embrapa, em 2003, pesquisou
  bentonita ativada e gelatina como agentes de
  clarificação para o suco de caju.
• Os resultados obtidos indicaram que o uso
  da bentonita promove a otimização da
  operação de filtração, possibilitando a
  obtenção de um produto límpido, brilhante e
  com reduzida adstringência. O produto
  apresenta um padrão de qualidade condizentes
  com outros sucos clarificados existentes no
  mercado.
• O suco de caju atualmente é comercializado
  nas formas de suco integral, suco
  concentrado e o clarificado, popularmente
  conhecido pelo nome cajuína.

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Outras informações

• Investimentos em 2007
• R 4.976.960,85
• 86,5 - Bahia
• 9,2 - São Paulo
• 4,3 - Paraíba
• Destes 40 foi em infra-enstrutura, 25,8 em
  equipamentos, 15,5 em desenvolvimento da mina e
  0,3 em meio-ambiente.

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Bibliografia

• Livros
• Rochas e Minerais Industriais Usos e
  especificações / Ed. Adão Benvindo da Luz e
  Fernando Antônio de Freitas Lins. Rio de
  Janeiro CETEM / MCT / 2005.
• Artigos
• Luz, Adão Benvindo et al. Bentonita União
  Brasileira de Mineração UBM, Rio de Janeiro,
  2002.
• Rezende, Márcio Marques Bentonita, DNPM/DF
  2007.