Fosfatos

INTRODUÇÃO

Fosfatos são a ocorrência natural do elemento químico fósforo, contendo os íons fosfato. O fósforo é um dos três nutrientes principais para as plantas, atuando no controle da transferência e armazenamento energético em níveis celulares, tendo também um papel fundamental em processos metabólicos dos vegetais [1]. O concentrado fosfático apresenta uma importância econômica fundamental sendo amplamente utilizado diretamente como material fertilizante (destino de 90% do fosfato minerado) [1] ou como insumo básico para indústria de Fósforo e componentes como na indústria de limpeza (sabão, detergentes) e de ração animal. As características geológicas brasileiras que decorreram em um solo ácido com poucos nutrientes minerais que foram retirados por processos imtempéricos durante bilhões de anos, alavancam a demanda e importância do emprego de fertilizante, na tentativa de repor os nutrientes do solo.

Os depósitos de fosfatos podem ser de origem ígnea, sedimentar ou biogenética. O hemisfério norte apresenta 67% das reservas de rocha fosfática mundiais, com destaque para os Estados Unidos, Marrocos, China, Rússia e Jordânia. O Brasil apresenta uma reserva de 337 milhões de toneladas de minério contido, concentradas principalmente nos estados de Minas Gerais (68%), Goiás (14%) e São Paulo (6%)[2]. O país ocupa a sexta posição mundial, com uma produção de 6,3 milhões de toneladas em 2010, equivalente a 3,6% da produção mundial (160 milhões de toneladas). A produção mundial concentra-se em sete países: China, Estados Unidos, Marrocos, Rússia, Tunísia, Brasil e Jordânia. Há uma estimativa de que a produção brasileira chegará em 11,6 milhões de toneladas nos próximos 5 anos. O Brasil importou cerca de 1,4 milhões de toneladas de fertilizantes em 2010 (a US$ 135 milhões), colocando o país como quarto maior consumidor mundial.

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

As rochas fosfáticas podem ser originárias por três tipos de processos diferentes que as classificam, os sedimentares, ígneos e biogenéticos. Os depósitos sedimentares, de maior importância econômica mundial, são originários por sedimentos marinhos argilosos a areiosos contendo concentrações estratificadas de fosfato de cálcio, sendo na maioria das vezes apatita. Estes depósitos são localizados majoritariamente nos Estados Unidos, sudeste do México, Marrocos, noroeste do Saara, Oriente Médio, China e Austrália. Os depósitos de origem ignea, também de grande importância econômica, são os de maior ocorrência no Brasil, e dessa forma, mais comumente estudados no país. Estão presentes também na África do Sul, Rússia, Finlândia.

Por fim, existem ainda os depósitos originários pelo acúmulo de matéria orgânica, em menor importância econômica. Estes depósitos são formados pelas concentrações orgânicas nitrogenadas de dejetos de aves (guano).

O Brasil apresenta depósitos sedimentares e ígneos, sendo ente de maior importância econômica. Os depósitos sedimentares se restringem à região norte do país, enquanto os depósitos ígneos na região centro-sul. Uma de suas maiores minas de fosfato, de grande importância, está na região do Cerrado, a mina de Tapira na porção norte do Complexo ultramáfico alcalino-carbonítico Tapira, no oeste do estado de Minas Gerais. As reservas deste depósito são cerca de 1,2 bilhões de toneladas, com teor médio de 8,2% de P2O5.

A maioria das rochas fosfáticas brasileiras são originárias de depósitos ígneos e apresentam apatita como mineral de interesse. Esta por sua vez apresenta de dois tipos diferentes, a apatita primária, de melhor desempenho na flotação, e a apatita secundária, que é associada com óxido e hidróxido de ferro. Há um grande estudo da flotabilidade deste tipo mineral, devido a semelhança das composições químicas entre apatita e os minerais de ganga, tentando se obter uma método que apresenta maior seletividade [1].

As principais reservas de fosfato sedimentar no mundo estão localizadas em uma faixa limitada pelo norte dos Estados Unidos e o centro do Brasil. Para um melhor entendimento e análise e comparação das características e processos de concentração das jazidas de fosfato sedimentar, discutir-se-á um pouco sobre algumas destas principais jazidas, localizadas nos Estados Unidos, China e Jordânia.

A China detem a segunda maior reserva de fosfato mundial, apresentando depósitos fosfáticos de origem sedimentar com teores de médio a baixo. As impurezas das rochas fosfáticas chinesas são carbonatos e silicatos e o mineral de interesse é composto com apatita de grãos muito finos, abaixo de 1 µm, denominados de criptocristalinos. Contudo, os minerais de ganga (dolomita, hidromica e sílica) também apresentam granulometria fina, abaixo de 20 µm, dessa forma o fosfato chinês é denominado de fosfato coloidal.

Na tentativa de se remover as impurezas carbonáticas e silicáticas, foram desenvolvidas várias possíveis rotas de flotação, sendo elas flotação direta simples (DF); flotação direta seguida de reversa (DRF) ; flotação reversa seguida de direta (RDF) e dupla etapa de flotação reversa (RRF). Anteriormente só se fazia a flotação direta simples, pela qual se flotava a apatita e deprimia a sílica e carbonatos, contudo este tipo de flotação dependia do uso especial de depressores como S808, S711 e L335 para deprimir os carbonatos. Sem o uso desses reagentes flotava-se dolomitas e calcitas juntamente com o fosfato. Contudo, estes reagentes são tóxicos.

Com o avanço da indústria de fertilizantes, houve uma exigência para um concentrado de maior teor de P2O5 e menor teores de dolomitas e silicatos, e apenas a flotação direta se tornava inviável de se obter um produto com estas características. Dessa forma surgiram novas rotas de flotação com o objetivo de reduzir os teores de óxidos de magnésio, rejeitando as partículas grosseiras de dolomita que são difíceis de se flotar. Uma rota alternativa é a flotação RDF, na qual se flota a dolomita deprimindo os silicatos e o fosfato, em um primeiro estágio, e em seguida flota-se o fosfato do afundado da primeira etapa. Na flotação RRF, flota-se as impurezas (dolomitas e silicatos) em duas etapas de flotação. É uma rota mais barata e apresenta um fosfato de melhor qualidade, entretanto não obteve sucesso quando foi aplicado em escala de planta piloto devido a formação de uma espuma muito estável, pelo uso dos coletores catiônicos, que dificultam o processo de flotação [2].

O método mais eficiente foi o DRF, pelo qual se flota, inicialmente, o fosfato coloidal juntamente com a dolomita, em um primeiro estágio, e posteriormente flota-se a dolomita