CETEM - CENTRO DE TECNOLOGIA MINERAL I Seminário brasileiro de terras-raras

Terras-Raras - Tipos de Depósitos, Recursos Identificados e Alvos Prospectivos no Brasil Francisco Eduardo Lapido-Loureiro [ felapido@gmail.com / flapido@cetem.gov.br ] Les terres rares sont au 21ème siècle ce qu’était le pétrole au 20ème et le charbon au 19ème siècle: le moteur d’une nouvelle révolution industrielle. [ Stéphane Pambrun – Novethic, Beijin, 04/05/2010 ]

Na década de 80 os metalurgistas recorriam a 10 ‘metais raros’, nos anos 90 eram 15, e na primeira década do século XXI, são 50, entre os quais as 17 terras-raras  As terras-raras: não são raras estão raras algumas continuarão a estar raras: Eu – Dy – Tb - Nd ... (?) Atualmente as TR mais críticas são o Dy e Tb, produzidas unicamente na China e há poucos projetos fora deste país que possam produzi-los (J. Lifton, 2010). Não haverá indústrias baseadas na produção de imãs permanentes, fora da China sem que tenham a garantia do fornecimento de Dy e Tb (J. Lifton, 2011).

Visão geral das TR no Mundo

Venda e demanda de TR (Fonte: Roskill)

Produção e demanda de TR (Fonte: China Rare Earth Information Center)

Produção, reservas e reservas base de terras-raras no mundo País Produção Reservas Reservas Base China 120,000 27,000,000 89,000,000 EUA --- 13,000,000 14,000,000 Austrália 5,200,000 5,800,000 CEI NA 19,000,000 21,000,000 Índia 2,700 1,100,000 1,300,000 Malásia 380 30,000 35,000 Brasil 650 48,000 84,000 Outros Países 22,000,000 23,000,000 TOTAL MUNDIAL (arredondado) 124,000 88,000,000 150,000,000 Fonte: USGS, Mineral Commodity Summaries, janeiro 2010 • Das 12.000 t de terras-raras pesadas produzidas na China em 2010, 7% foram de Dy (840 t). Se a demanda de Nd para os REPM das turbinas eólicas for de 59.000 t (2 planos quinquenais na China) a de Dy será de 6.000 t, o que aos atuais níveis de produção, representa o total de Dy produzido em 7,5 anos. • Um típico REPM (Rare Earth Permanent Magnet) contem 3-12% de Dy. • A indústria dos carros híbridos elétricos usa 12kg (?) de Dy, para otimizar seu rendimento a altas temperaturas, e 28 kg (?) de Nd.

As terras-raras na indústria automobilística (Fonte: Roskill / Spontaneous Matrials)

O Brasil tem enorme potencial para produzir Terras-raras (CETEM - Série “Estudos e Documentos” Nr. 21 – 1994)

Fonte: CPRM

Livros sobre terras-raras editados pelo CETEM): Em edição - O BRASIL E A REGLOBALIZAÇÃO DA INDÚSTRIA DAS TERRAS-RARAS Cap. I => Terras-Raras - Do monopólio da produção Primária ao Oligopólio Tecnológico Cap. II => As Terras-Raras no Brasil: Reservas e Características Químico-Mineralógicas de suas Ocorrências e Depósitos Cap. III => Perspectivas de Desenvolvimento da Indústria Mínero-Química das Terras-Raras no Brasil Editados em 1994 (Esgotados – disponíveis em edição eletrônica) - Alcídio ABRÃO – Química e Tecnologia das Terras-Raras. - F.E. LAPIDO-LOUREIRO – Terras-Raras no Brasil: Depósitos, Recursos Identificados, Reservas.

Relação dos Depósitos / Ocorrências / Ambientes Geológicos (Recursos identificados, medidos e caracterizados 1. Catalão I (GO) – Córrego do Garimpo e Lagoa Seca Norte 2. Araxá (MG) – Área Zero 3. Poços de Caldas MG) - Morro do Ferro Ocorrências (36) 4. Região de São João del Rei (MG) – Pegmatitos e Formações Elúvio-Aluvionares 4.1. Vargem Grande 4.2. Córrego Laginha 4.3. Ribeirão Santo Antônio 5. Terras-Raras Associadas a Minerais Pesados no Litoral Brasileiro 5.1. Rio de Janeiro 5.1.1. De Guaxindiba a Itabapoana 5.1.2. Delta do rio Paraíba do Sul

5.2. Espírito Santo 5.2.1. Boavista 5.2.2. Guapari 5.2.3. Foz do rio Saí 5.2.4. Linhares 5.3. Bahia: do limite sul do Estado até Porto Seguro (16o Lat S) 5.3.1. Cumuruxatiba 5.3.2. Alcobaça 5.4. Piauí 5.4.1. Luís Correia – Delta do Parnaíba 5.5. Maranhão 5.5.1. Bacia do Rio Barreirinhas / Tutóia 6. “Placers” fluviais 6.1. São Gonçalo / Rio Sapucaí (MG)  7. Terras-Raras Pesadas (ETRP) Associadas a Rochas Graníticas 7.1. Minérios de Sn, Nb-Ta e Zr – Pitinga (AM) 7.2. Granitos Rondonianos (RO) 7.3. N-NE Goiás – S-SE Tocantins

8. Ocorrências Mal Definidas 8.1. Tapira (MG) 8.2. Mato Preto (PR) 8.3. “Anomalia 13” / São Francisco (PR) 8.4.Fazenda Varela – Lages (SC) 8.5. Barra do Rio Itapirapuã (SP-PR) 8.5.1. Barra do Rio Itapirapuã I (SP) 8 5 2. Barra do Itapirapuã II (PR) 8.6. Seis Lagos (AM) 8.7. Terras Raras associadas a minérios de cobre (região de Carajás) 8.8. Províncias Estaníferas da Amazônia / Ariquemes (RO) 8.9. Itataia (CE) 8.10. Angico dos Dias (BA) 8.11. Bambuí (MG) 8.12. Peixe (TO) 8.13. Serra do Repartimento (RR) 8.14. Igarapé Bahia – Carajás (PA) 8.15. Fosfatos Sedimentares – Miriri (PB – PE)

Localização dos complexos carbonatíticos de Catalão (GO)

Depósitos de Catalão I (GO): P – Nb – TR – Ti – Vermiculita (Fonte: Carlos Cordeiro Ribeiro)

(Fonte: Carlos Cordeiro Ribeiro)

(Fonte: Reiner Neumann) Recursos de ETR definidos na década de 90: Córrego do Garimpo e Lagoa Seca Norte (Fonte: Reiner Neumann) Categoria Teor de corte = 2% de ETR Teor de corte = 5% de ETR Recursos Tonelagem Teor médio Medidos 41.406.880 5,39 6.789.050 8,20 Indicados 65.202.580 5,49 26.063.877 8,48 Med.+Ind. 106.609.460 5,45 32.852.928 8,42 Inferido 13.113.720 5,98 13.211.034 9,27 Totais 119.723.180 5,51 46.063.962 8,67 (Teores em %)

[Fonte: Carlos Cordeiro Ribeiro] Catalão I: Recursos de ETR (toneladas), por tipo de minério, (para um teor de corte de 2% de ETR ?) [Fonte: Carlos Cordeiro Ribeiro] Depósito do Córrego do Garimpo Minério Silicoso 8.254.383 Minério Saprolítico 54.506.757 Minério Carbonatítico 15.903.072 Depósito da Lagoa Seca Norte Minério Nelsonítico 41.058.784 Total 119.722.996

O Brasil tem enorme potencial para produzir TR – só nos depósitos de Lagoa Seca Norte e Córrego do Garimpo, em Catalão I, os recursos identificados são de 120 Mt, como vimos na tabela anterior. China => reservas: medidas, 27 Mt; base, 89 Mt.

Análise química (% em massa) do minério laterítico de Catalão I SiO2 12,40 TiO2 9,60 Al2O3 3,61 Fe2O3 (total) 26,50 CaO 10,20 P2O5 10,40 BaSO4 2,80 ThO2 <0,01 U3O8 Y2O3 0,04 OTR (total) 9,90

Teores dos dez elementos mais abundantes no depósito de apatita da Ultrafértil em Catalão I (Fonte: Ribeiro, 2008) Óxidos No de An. Média Mínimo Máximo MgO 1133 4,33 0,18 28,78 CaO 1159 14,71 6,08 36,13 Fe2O3 1147 26,41 7,47 71,22 Al2O3 1136 2,87 0,10 27,05 SiO2 1056 22,21 2,78 53,49 P2O5 Tot. 11,00 4,32 24,43 TiO2 842 4,81 17,90 Nb2O5 1034 0,30 0,01 1,90 BaO 1103 2,26 0,07 15,30 TR2O3 743 2,58 0,00 17,62

Recursos identificados de TR (t) em Catalão I Tipo de ocorrência Reservas Depósito do Córrego do Garimpo (teor de corte 2%) 78.664.212 Depósito de Lagoa Seca Norte (teores: de corte, 2% - médio, 5,51%) 46.063.962 Área da Ultrafértil: TR (2,58%) associado ao minério de fosfato (200 Mt) 5.000.000 (200 Mt x 2,5%) Área da ex-Mineração Bálsamo: TR ( 3% CeO2 + La2O3 + Y2O3 ) associado a minério de Ti 500.000 Área da ex-Metago: TR ( 3%) associado a minério de Ti 360.000 TR associadas ao minério de Nb de Catalão I e à recuperação do pirocloro no Projeto “Tailing” ??? TR associadas à escória de produção da liga Fe-Nb incluindo o pirocloro do Projeto “Tailing”

Reservas acumuladas de OTR, ‘Área Zero’, Araxá (MG) Intervalo (%) % Mínima Ponderada Reservas OTR (t) 14-15 14,17 102.000 13-15 13,54 222.000 12-15 12,75 456.000 11-15 12,06 750.000 10-15 11,19 1.296.000

“Estudo de Recuperação de Al, TR, Nb, U, Th em escórias da Produção de Fe-Nb”. Composição química (%) de duas amostras de escória resultantes da produção de liga de Fe-Nb por aluminotermia, antes (bruta) e após lixiviação alcalina (resíduo). Óxidos Escória A Escória B Bruta Resíduo Al2O3 51,90 33,54 55,20 47,95 BaO 10,2 13,2 6,3 7,22 Nb2O5 2,05 2,76 2,3 2,5 TR2O3 4,28 6,26 4,68 5,61 ThO2 2,58 3,72 2,84 U3O8 0,1350 0,1650 0,1520 0,1620 A perda de massa da escória estudada, ou seja, a quantidade que foi solubilizada, atingiu valores da ordem de 78% e taxas de recuperação altas: para Al (91,6%), U (82%), Th (79,2%), TR (77%), Nb residual (60%).

Estimativa de recuperação de Al, TR, Nb, U e Th para uma produção de 40.000 t/ano de escória tipo B. Cenário 1 Cenário 2 Cenário 3 Rendimento técnico 50 (%) 80 90 Recuperação (t/ano) Al2O3 10.111 16.178 18.200 TR2O3 747 1.195 1.345 Nb2O5 (residual) 275 440 496 U3O8 25 40 45 ThO2 568 909 1.022

MORRO DO FERRO – POÇOS DE CALDAS (MG) As reservas indicadas pelo DNPM, com base num número muito restrito de furos de sonda e análises, são de 6 milhões de toneladas de minério, com um teor de 5% de TR203 o que corresponderá a 300.000t de TR203 contidos. Amostra seletiva de um intervalo de 5m, com teor de 14,3% de TR203, mostrou que a bastnasita representa 22,5% do minério ou 74,9% de TR203, essencialmente Ce02 (32,8%), La203 (22,1%), Nd (11 ,5%) e Pr6011 (4,4%). Uma análise para ETR em amostra do minério do Morro do Ferro realizada no laboratório de Controle de Qualidade da NUCLEMON, apresentou os seguintes valores: R203 (TR203 + Th02), 11,7% (Th02, 1,1%, U308, 0,02%), Zr02, 0,40% e Si02, 18,3%.

Análises de óxidos totais de TR, calcinados a 900°C Com as análises de 28 amostras de 5m, correspondentes a 139m de galeria de flanco de encosta (reaberta para essa amostragem), e de 30 amostras de 3 furos de sonda, CBMM / MINEGRAL / PAULO ABIB ENGENHARIA definiram um teor médio de 3,9% de TR203 ETRL 86,85 ETRP 3,40 La203 28,0 Gd203 1,2 Ce02 40,6 Tb407 < 0,05 Pr6011 4,2 Dy203 0,4 Nd203 12,8 Ho203 0,1 Sm203 1,1 Er203 Eu203 0,15 Yb203 Y203 1,5 Th02 9,7%

Composição química do concentrado de xenotímio da mina de Pitinga PITINGA (AM) Composição química do concentrado de xenotímio da mina de Pitinga Constituintes Teor (% peso) TR2O3 61,60 ZrO2 6,20 SiO2 3,70 ThO2 0,59 U3O8 0,07 P2O5 27,60 Fe2O3+Al2O3+Nb2O5+SnO2 0,24 Fonte: Barbosa (2001) Composição, para 100% de terras-raras, do concentrado de xenotímio de Pitinga – AM (Fonte: Barbosa, 2001) ETRL % ETRP La --- Tb 1,41 Ce 0,07 Dy 10,64 Pr 0,01 Ho 3,27 Nd 0,04 Er 14,27 Pm Tm 2,98 Sm 0,25 Yb 20,97 Eu Lu 2,73 Gd 1,20 Y 42,13 Total 1,61 98,40

Mapa geológico esquemático da região da mina de Pitinga (COSTI, BORGES & DALL’AGNOL, 2005)

Cada minério tem o seu perfil de TR % de terras-raras totais, em 6 jazidas Nolans Bore Mt. Weld Bayan Ebo Mountain Pass Dong Pao “Ionic Clays” Ce+La 67 71 77 82 83 ~2 Nd+Pr+Dy 27 24 21 16 15 ~10 Sm+Eu+Gd +Y 5 4 2 1 ~75

REFLETINDO O Brasil apresenta alto potencial para se tornar grande produtor de ETR. Os concentrados de xenotímio, obtidos, em Pitinga (AM), como subproduto da cassiterita, têm enorme valor estratégico e comercial, pelos altos teores e perfil em ETRP. Para que o Brasil retome o lugar de destaque, que já teve, na produção de TR, não deve limitar-se à extração, mas, principalmente, à implantação de um amplo programa de P,D&I que leve ao desenvolvimento, em cadeias produtivas, de processos e de produtos de alto valor agregado, como se especifica no PNM 2030, do MME. Por razões econômicas, de sustentabilidade e ambientais, as TR devem ser consideradas, não só como produto base ou único, nas jazidas, mas também (principalmente) como subproduto de depósitos polimetálicos. 

No Brasil, que caminhos? Inventariar, caracterizar e avaliar as ocorrências e depósitos conhecidos de terras-raras (TR), selecionando os mais promissores e estabelecendo prioridades Integrar o bem mineral terras-raras num programa de prospecção de metais raros, em ambientes geológicos cuidadosamente pré-selecionados, tendo como alvos principais (entre outros ?): i) os granitos alcalinos (plutons) da região de Pitinga (Madeira, Água Boa, Europa) e seus depósitos/ocorrências polimetálicas Sn-Zr-Nb/Ta-U-TR; ii) os granitos rondonianos e as suas mineralizações Sn-Nb/Ta-U-TR; iii) as “argilas de adsorção iônica”, formadas em ambientes geológico-morfo-climáticos favoráveis à concentração de terras-raras pesadas (ETRP); Caracterização tecnológica, avaliação de teores,reservas e desenvolvimento sistemático de trabalhos de P,D&I para recuperação de terras-raras como co-produto ou subproduto de minérios polimetálicos de Ti (anatásio), Nb (pirocloro), P (apatita), Sn (cassiterita), Nb-Ta (niobo-tantalitas), Zr (zircão) e de seus rejeitos (fosfogesso) e escórias (da produção da liga de Fe-Nb), os três primeiros, em complexos carbonatíticos, os outros em granitos (e/ ou rochas alcalinas da região amazônica); Pesquisa e definição de processos de beneficiamento e de extração das terras-raras, no(s) depósito(s) selecionado(s), se necessário seguindo caminhos inovadores;  Implantação de um amplo programa de P,D&I que leve ao desenvolvimento, em cadeias produtivas, de processos e de produtos de alto valor agregado, como se especifica no PNM 2030, do Ministério das Minas e Energia (MME).