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A caracterização química e mineralógica de Terras Raras e minerais associados no CDTN

26 de Abril de 2019

Na área da geologia e da geoquímica, são os estudos metalogenéticos que nos permitem conhecer e determinar a origem dos depósitos minerais, além de contribuir para elaborar modelos de prospecção mineral. Esses estudos versam sobre a formação e evolução de jazidas minerais, principalmente metálicas e de elementos estratégicos.

Mas, para a efetiva descoberta das jazidas, como passo seguinte aos estudos metalogenéticos, a prospecção mineral é que determina os alvos geológicos que apresentam algum potencial econômico de um mineral. Alvos que podem ser importantes para o desenvolvimento de uma região, de um estado e até de um país, na medida em que o padrão de vida de uma sociedade pode ser profundamente alterado pela extração desses materiais. Assim, é com a pesquisa e prospecção mineral que são avaliados aspectos técnicos e econômicos, de forma a verificar a viabilidade da exploração e comercialização de um minério.

Equipe de geologia do SETEM recolhendo amostra em rocha uranínfera na Mina do Engenho em Lagoa Real, na Bahia - Divulgação

E o CDTN é o único instituto da Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) que desenvolve todos esses estudos, tendo expertise no desenvolvimento da caracterização química e mineralógica de minerais que contêm elementos radioativos, como urânio e tório, e outros também considerados estratégicos, tais como terras-raras, lítio, nióbio, tantalatos etc.

Por definição do Instituto Brasileiro de Mineração (Ibram), são considerados estratégicos os “minerais escassos, essenciais ou críticos para o país”, que “apresentam vantagens comparativas para a economia” e que sejam “relevantes no futuro de médio e longo prazo”. Já segundo o relatório Minerais Estratégicos e Terras-Raras, de 2014, do Centro de Estudos e Debates Estratégicos da Câmara dos Deputados, entre os minerais estratégicos figuram diversos tipos de minerais de terras raras.

Ainda de acordo com esse relatório, entre os minerais metálicos não-ferrosos estratégicos estão o alumínio, o cobre, o cromo, o gálio, o índio, o lítio, o manganês, o molibdênio, os metais do grupo platina, o nióbio, o níquel, o tântalo, o titânio, o tungstênio e o vanádio. Além destes, são estratégicos os minerais e óxidos de terras-raras, o minério de ferro, os minerais não-metálicos, como a grafita, o quartzo e o telúrio, e os agro minerais, como o fósforo e o potássio.

E por serem minerais radioativos e, constitucionalmente, ainda de pesquisa e exploração exclusiva da União, também estão entre esses minerais considerados estratégicos aqueles que contém urânio e tório.

Hoje, podemos afirmar que os minerais de terras raras interessam à nossa sociedade por dois motivos principais: porque possuem um alto valor estratégico e econômico e porque muito frequentemente apresentam importantes teores de elementos radioativos associados. Além disso, é preciso frisar que a demanda mundial por Elementos de Terras Raras (ETR) cresceu muito nos últimos anos devido aos avanços tecnológicos, principalmente nas áreas de energias alternativas e tecnologias da informação. Isso resultou no aumento do interesse por encontrar novas fontes desses elementos, já que existe uma grande variedade de minerais de terras raras, como por exemplo carbonatos, silicatos, óxidos, fosfatos, haletos ou sulfatos. Os minerais de terras raras geralmente ocorrem nas rochas em quantidades muito pequenas, consideradas como traços.

Estudos de microquímica de elementos traços, utilizando o equipamento de ablação a laser - Divulgação

Para a formação de um depósito mineral é preciso que, antes, ocorra um processo de enriquecimento dos elementos metálicos. Nos ambientes geológicos, esse processo pode gerar, ainda, o enriquecimento de outros metais raros, como nióbio, tântalo, urânio, tório, zircônio, háfnio, titânio, estanho, entre outros, devido à afinidade geoquímica. Na maioria das vezes, os terras-raras são subprodutos da mineração destes metais.

Assim, a caracterização mineralógica dos depósitos de terras raras e dos depósitos de minerais radioativos é peça chave para o conhecimento da sua viabilidade econômica e para a compreensão das condições de formação. Além disso, para o beneficiamento do minério, constitui uma informação essencial a definição de rotas extração dos metais, dos tipos de rejeitos e das condições ambientais prevalecentes.

Metodologias e expertises

Para atuar em todos esses campos do conhecimento, a Tecnologia Mineral do CDTN dispõe de amplo conjunto de metodologias e expertises.

Entre as metodologias estão as determinações microquímicas, em que são significativas as de composição dos minerais de interesse, por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV), complementada por microssonda eletrônica (ME).

A capacidade de realização de estudos do Serviço de Tecnologia Mineral – SETEM/CDTN inclui ainda os petrográficos, por microscopia ótica, que permitem caracterizações mineralógicas. E, também, os microtermométricos, que possibilitam determinar, de forma rigorosa, a composição das soluções que originaram minerais e rochas nas profundezas do planeta.

Entre os estudos microtermométricos, são realizáveis no CDTN tanto os de inclusões fluidas, quanto os de melt inclusions, que são pequenas porções do fundido magmático formador da rocha que durante o processo de cristalização ficaram aprisionadas em irregularidades dos minerais.

Mapa geológico da Província Uranífera de Lagoa Real com as atividades da equipe de geologia do SETEM entre 2015 e 2018 - Divulgação

Segundo o pesquisador do SETEM, Este endereço de email está sendo protegido de spambots. Você precisa do JavaScript ativado para vê-lo., ainda são desenvolvidos no CDTN estudos de catodoluminescência, que permitem que sejam identificadas feições morfologicamente distintivas em minerais, além dos estudos de elementos traços com ablação a laser associada a espectrometria de massa (LA-ICP-MS), em colaboração com o Serviço de Análise e Meio Ambiente – SEAMA/CDTN.

A ablação a laser é um processo de remoção de material de uma superfície sólida (ou, ocasionalmente, líquida) por irradiação com um feixe de laser de baixo fluxo. O material é aquecido pela energia do laser absorvido e evapora ou é sublimado, sendo capturado pelo espectrômetro de massa para identificação e quantificação dos elementos presentes. Com a implantação e colocação em rotina desse sistema, são desenvolvidas análises diferenciadas e confiáveis de elementos traços em minerais e materiais (em partes por milhão – ppm). No momento, além dos laboratórios do CDTN, apenas dois outros no Brasil são capazes de oferecer esse serviço.

Espalhadas por diversas regiões do país, as pesquisas que o CDTN desenvolve em caracterização mineralógica das terras raras são realizadas significativamente em Lagoa Real (BA) e Poços de Caldas (MG), onde as terras raras aparecem relacionadas ao minério de urânio e tório. Mas, também estão em Santa Bárbara (RO), onde esses minerais estratégicos são associadas a mineralizações de estanho; no Quadrilátero Ferrífero (MG), onde, além do urânio, os terras raras aparecem associadas ao manganês; e no gigantesco complexo carbonatítico de Catalão II (GO), onde existem extensas mineralizações de terras raras, titânio e fosfatos.

Nos últimos anos, o SETEM/CDTN realizou também importantes estudos geológicos. Entre esses destaca-se a implementação de uma linha alternativa de microscopia de infravermelho, que permite analisar os minérios escuros (ex. minérios de ferro, sulfetos) da mesma forma que minerais transparentes.

Além desses, em Lagoa Real (BA), foram descobertas e caracterizadas as mineralizações de terras raras nas anomalias uraníferas, realizados o estudo e o mapeamento geocronológico, até então inédito, nas rochas granitoides associadas a este minério uranífero e, também, recaracterizados e reclassificados os minérios uraníferos nas principais anomalias locais, nesse caso utilizando metodologias de última geração. Foram realizadas, ainda, a caracterização dos terras raras nos minérios de Poços de Caldas e a identificação e a metalogênese dos minérios de urânio que aparecem associados aos conglomerados da Serra do Gandarela (MG).

Estudos de petrografia e inclusões fluidas desenvolvidos no Laboratório de Caracterização Mineralógica e Metalogenese do SETEM - Divulgação

Outra conquista foi o desenvolvimento dos primeiros testes, no Brasil, de fusão de melt inclusions em granitos. As melts são registros preservados dos magmas gerados a grandes profundidades. O CDTN também desenvolveu, experimentalmente, estudos termométricos para o entendimento do comportamento de geotermômetros isotópicos, como por exemplo o do zircônio em rutilo.

Também foi realizada pelo SETEM/CDTN a primeira comprovação prática da viabilidade do modelo teórico clássico Liquid Bismuth Collector Model, nunca antes observado na natureza, com desenvolvimento de testes de laboratório em amostras de minério de estanho, associado com terras raras e urânio. O artigo ¹ que apresenta esses dados, liderado por pós-graduando do CDTN, foi aceito em tempo recorde pela revista Terra Nova, referência mundial na área de geologia experimental.

De acordo com Francisco Javier, tudo isso é resultado de trabalho dos especialistas do CDTN, em caracterização mineralógica, química e microquímica e testes experimentais, notadamente dos bolsistas de mestrado, doutorado e pós-doutorado, capacitados e qualificados durante anos, aqui e no exterior. A atuação e a competência desses jovens pesquisadores já são reconhecidas pela comunidade científica nacional e internacional. Prova disso são artigos publicados em algumas das principais revistas especializadas em geoquímica e geologia econômica (Ore Geology Reviews ^2,3, International Journal of Earth Sciences ⁴, Mineralium Depósita ⁵, Applied Geochemistry ⁶, Economic Geology ⁷, Terra Nova).

Este endereço de email está sendo protegido de spambots. Você precisa do JavaScript ativado para vê-lo. - jornalista

Nota:
^1. GUIMARÃES, Frederico Sousa; CABRAL, Alexandre Raphael; LEHMANN, Bernd; RIOS, Francisco Javier; ÁVILA, Moisés Augusto Bacellar; CASTRO, Marco Paulo de; QUEIROGA, Gláucia Nascimento. Bismuth melt trails trapped in cassiterite–quartz veins. Terra Nova, 2019.