Estudo geoambiental de resíduos de mineração de ouro em contexto de economia circular (Minas Gerais e Goiás, Brasil)

Abstract

Desde meados do século XIX, minérios de ouro, hospedados principalmente em sulfetos, são processados em plantas metalúrgicas localizadas em Minas Gerais e Goiás, Brasil. Os rejeitos gerados foram acumulados ao longo dos anos em barragens de rejeitos ou em pilhas. Esses materiais representam rejeitos de circuitos antigos, bem como de plantas ainda em produção. Os resultados obtidos foram divididos em cinco fases principais: (i) descrição dos resultados da amostragem e monitorização da fase sólida e liquida; (ii) análise analítica e laboratorial com avaliação geoquímica e mineralógica; (iii) modelagem 3D para dimensionamento da quantidade e distribuição dos principais elementos das estruturas, realizada utilizando krigagem ordinária com variogramas unidimensionais para rejeito sólidos e inverso do quadrado da distância para a fase liquida quando aplicável; (iv) realização de ensaios metalúrgicos para avaliação da valorização dos resíduos para potencial de recuperação de Au, Sb, As e minerais gangas; e (v) um estudo de caso visando demonstrar possíveis receitas e viabilidade econômica do tratamento dos resíduos em questão para o deposito de Cocoruto, localizado na cidade de Nova Lima, Brasil. A caracterização realizada detectou resíduos de granulometria muito fina contendo sulfetos e óxidos. Os resíduos apresentam altos graus de concentração de Au hospedados em diferentes minerais, além de S, Fe, Zn, Pb, Sb, Si e As. Os resultados indicaram a ocorrência de zonas de enriquecimento de Au e permitiram revelar os depósitos de rejeitos mais atraentes em termos de teor de Au. Testes metalúrgicos mostraram recuperação de 70% de Au e sugeriram outros potenciais de reaproveitamento dos resíduos, como agregados para o setor de construção civil e recuperação de outros metais. Por fim, considerando o potencial econômico de Au presente em uma estrutura de rejeitos de mina inativa, para todos os valores de onça e uma produção anual de 400 toneladas, todos os cenários se mostram rentáveis, embora outros riscos e cenários devam ser avaliados mais detalhadamente. Outros ensaios metalúrgicos indicaram que elementos tóxicos como Sb e As poderiam ser efetivamente reutilizados na forma de vidro. A geração de outros produtos a partir de técnicas de limpeza a seco não foi eficaz, mas ainda assim foi promissora, uma vez que houve enriquecimento de elementos com Au, Fe, Al e K em frações específicas.

Since the 19th century, gold ores, primarily hosted in sulfides, have been processed in metallurgical plants in Minas Gerais and Goiás, Brazil. Over time, the resulting tailings have accumulated in tailings dams or piles, representing waste from both old and currently active circuits. The obtained results can be divided into five main phases: (i) sampling and monitoring of the solid and liquid phases; (ii) analytical and laboratory analysis, including geochemical and mineralogical evaluations; (iii) 3D modeling to assess the quantity and distribution of key elements in the structures using ordinary kriging and inverse distance weighting; (iv) metallurgical tests to evaluate the recovery potential of Au, Sb, As, and gangue minerals from the waste; and (v) a case study focusing on the revenue and economic feasibility of treating the waste from the Cocoruto deposit in Nova Lima, Brazil. Characterization of the tailings revealed fine-grained residues containing sulfides and oxides, with high levels of Au associated with different minerals. The samples also contained S, Fe, Zn, Pb, Sc, Si, and As. The results identified zones of Au enrichment and highlighted the most promising tailings deposits in terms of Au content. Metallurgical tests demonstrated a 70% Au recovery rate and suggested other potential reuse options for the waste, such as utilizing it as aggregates in the construction sector and recovering other metals. Considering the economic potential of the Au present in these inactive mine tailings, various variables were analyzed, including cut-off and tonnage grades for each scenario and the net present value (NPV). From a financial perspective, all scenarios showed profitability, although further assessment of risks and additional scenarios is necessary. Other metallurgical tests indicated the effective reuse of toxic elements such as Sb and As in the form of glass. Dry cleaning techniques did not yield effective results in generating other products but showed promise due to the enrichment of elements such as Au, Fe, Al, and K in specific fractions. This study highlights the importance of an integrated characterization approach within the circular economy framework and emphasizes the value of tailings in the mineral sector's production chain.