Rassegna dei minerali di ferro 1990-1998

Mining

Wilson Trigueiro de Sousa
Mineral Engineering Graduate Program
Federal University at Ouro Preto-UFOP, Brazil
E-mail: [email protected]

Luiz Henrique de Campos Merschmann
COPPE Graduate Program
Università Federale di Rio de Janeiro-UFRJ, Brasile
E-mail: [email protected]

José Thomaz Gama da Silva
Mineral Engineering Graduate Program
Università Federale di Ouro Preto-UFOP, Brasile
E-mail: [email protected]

Sommario

Una delle più grandi riserve di minerali di ferro del mondo si trova in Brasile. Il paese è uno dei più importanti produttori ed esportatori di minerale di ferro, contando su miniere moderne, una rete efficiente di ferrovie e porti, e una forza lavoro mineraria qualificata. Viene presentato uno studio che comprende aspetti generali del minerale di ferro: definizioni, geologia, risorse e riserve mondiali, specificità granulometriche, lavaggi, trattamento, trasporto e un’analisi del mercato mondiale nel decennio del 1990.

Palavras-chave: minério de ferro, lavra, transporte transoceânico.

Abstract

Una delle più grandi riserve mondiali di minerale di ferro si trova in Brasile. Il paese è un grande produttore ed esportatore di minerale di ferro grazie a miniere moderne, una rete ferroviaria e portuale efficiente e personale qualificato. Una rassegna di questa realtà è presentata in questo articolo. Questa rassegna considera gli aspetti generali del minerale di ferro, come le definizioni, la geologia, le risorse e le riserve mondiali, le specifiche delle dimensioni del minerale, l’estrazione, il trattamento del minerale e il trasporto. Inoltre, riassume il mercato mondiale del minerale di ferro negli anni ’90.

Parole chiave: minerale di ferro, estrazione, trasporto transoceanico del minerale.

1. Definizioni

Il ferro si presenta come ossidi, carbonati, solfuri e silicati. Commercialmente, gli ossidi sono più importanti. I principali minerali che contengono ferro sono:

• Magnetite: Fe3O4, con il 72,4% di contenuto di ferro.
• Ematite: Fe2O3, con il 69,9% di contenuto di ferro.
• Siderite: FeCO3, con il 42,8% di contenuto di ferro.
• Limonite e Goethite: Fe2O3.H2O, con il 62,9% del contenuto di ferro.
• Pirite: FeS2, con il 46,5% del contenuto di ferro.

La magnetite, nonostante ospiti la maggiore percentuale di ferro, ha poco valore di mercato, mentre l’ematite, che contiene una minore percentuale di ferro, è più utilizzata. Limonite, siderite e altri minerali di ferro hanno poca applicazione a causa del loro piccolo grado di ferro.

2. Geologia del ferro

I depositi stratigrafici costituiscono la maggior parte dei depositi di ferro nel mondo. Sono divisi in tre tipi principali: Algoma, Superior e Minette. Questa caratterizzazione corrisponde al luogo in cui sono stati definiti per la prima volta.

Molti altri tipi di depositi, nonostante la loro importanza locale, non possono essere paragonati ai depositi di tipo Superior su scala mondiale. I depositi di tipo Superior si trovano nel Lago Superiore (USA e Canada), nel Labrador (Canada), nel distretto di Krivoy Rog (ex Unione Sovietica), nell’Hammersley Range e nell’Iron Knob (Australia). I depositi di tipo Minette si trovano negli Stati Uniti orientali, in Europa (Inghilterra, Francia e Spagna), in Cina e a Kerch (ex Unione Sovietica). I principali depositi di tipo Algoma si trovano in Ontario (Canada). I depositi di tipo vulcanico si trovano negli Stati Uniti occidentali (Iron Springs e Mt. Eagle), in Svezia (Kirunavara, Svapavara e Gallivare), in Australia (Savage River) e nell’ex Unione Sovietica (Magnitogorski).

In Brasile, i maggiori depositi di minerale di ferro si trovano nel Quadrilátero Ferrífero, Stato di Minas Gerais. Sono depositi di tipo superiore e sono stati originati all’inizio del Proterozoico. Ci sono depositi significativi di tipo superiore nella regione di Carajás (sud dello Stato del Pará) e nella regione di Corumbá (Stato del Mato Grosso do Sul). I depositi di tipo Algoma nel Minas Gerais sono vicini alle città di Ganhães, Nova Era e Ipatinga.

Nei principali distretti brasiliani produttori di minerale di ferro, la descrizione della formazione di ferro è la seguente:

• Nel Quadrilátero Ferrífero, i letti sono rocce metamorfiche del Gruppo Minas (contenente il Gruppo Caraça, il Gruppo Itabira e il Gruppo Piracicaba, dal basso verso l’alto).
• Nel Mato Grosso do Sul, i letti di minerale della formazione Urucum sono spessi 300 metri.
• A Marabá, Pará, i depositi di minerali di ferro della provincia metallogenetica di Carajás, sono associati ad altipiani. La sequenza ferrifera differisce da quelle di altri distretti ferriferi, e si verifica solo in ossidi di facies (itabirite) associati a due sequenze di rocce vulcaniche di base. La sequenza chimico-vulcanica, chiamata Gruppo Grão Pará, giace direttamente sul basamento. Ci sono almeno 200 metri di roccia basica inferiore spessa, 250 metri di itabirite e 200 metri di roccia basica superiore.

3. Riserve di minerale di ferro nel mondo

Le risorse mondiali di minerale di ferro sono stimate per superare 800 miliardi di tonnellate, di cui 306 miliardi di tonnellate sono riserve misurate e indicate. Il Brasile contiene il 6,4% delle riserve mondiali ed è tra i primi sei paesi che conservano grandi riserve di minerale di ferro. La tabella 1 mostra le riserve mondiali di minerale di ferro nel 1998.

Tabella 1 – Riserve mondiali di minerale di ferro nel 1998.

4. Specifiche dimensionali

Circa il 97% del consumo di ferro in Brasile è usato per la fabbricazione di ghisa, il 2% è usato per la fabbricazione di ferro spugnoso e l’1% per la fabbricazione di altre merci come il cemento, materiale medio pesante, ecc. La tabella 2 mostra il consumo di minerale di ferro in Brasile nel periodo 1986-2000.

Tabella 2 – Consumo di minerale di ferro in Brasile 1986-2000 Unità:103t

Tabella 3 – Dimensioni specifiche del minerale di ferro.

La dimensione delle particelle è una variabile molto importante nel commercio dei minerali di ferro. I principali tipi di minerale di ferro spediti nel commercio internazionale consistono principalmente in:

• minerale grezzo: particelle di 1/4 di pollice o più grandi,
• sinter feed: fini più grandi di 100 mesh,
• pellet feed: fini più piccoli di 100 mesh.

Il minerale da trasporto diretto è il minerale sfuso che viene commercializzato senza lavorazione o con una lavorazione minima, come la frantumazione e la vagliatura. I concentrati fini o il minerale naturale sono agglomerati per facilitare il trasporto e la fusione. I principali processi di agglomerazione utilizzati sono la sinterizzazione e la pellettizzazione, quando il minerale di ferro è costituito da particelle di dimensioni inferiori a 1/4 di pollice.

L’agglomerazione viene fatta per migliorare la permeabilità del carico del forno e per prevenire la perdita di fini nella pila. Le particelle tra 1/4 di pollice e 100 mesh vengono sinterizzate. Nella maggior parte dei paesi, la sinterizzazione è l’alimentazione principale degli altiforni, con alte prestazioni. La sinterizzazione è un processo importante perché utilizza minerali fini che prima non avevano valore economico. La pellettizzazione è un processo fatto con un concentrato finemente macinato.

5. Estrazione, trattamento e trasporto del minerale di ferro

Il minerale di ferro passa attraverso una fase di trattamento per aumentare il suo contenuto di ferro e per diminuire il contenuto di impurità, secondo la necessità. Il grado di trattamento dipende dal tipo di deposito e da considerazioni economiche. I minerali di alta qualità sono trattati per ottenere prodotti di dimensioni uniformi, per eliminare i fini e principalmente per ridurre le impurità. I minerali di basso grado sono trattati per ottenere concentrati che possono competere sul mercato con i minerali di alto grado.

La liberazione di minerali preziosi dai loro minerali di ganga di scarto è necessaria per il trattamento del minerale. Prima di tutto, il minerale è sottoposto a un’operazione di riduzione delle dimensioni (comminution – frantumazione e macinazione). A causa dell’alto costo dell’operazione di riduzione (la macinazione è spesso il maggior consumatore di energia), il processo di macinazione deve essere controllato. L’eccesso è evitato usando la separazione dimensionale (vagliatura, classificatori idraulici). Una volta effettuata la liberazione del minerale, il minerale può essere sottoposto a processi di separazione che, attraverso la procedura più semplice, dà come risultato un concentrato e un rifiuto.

Le operazioni di concentrazione consistono nel separare fisicamente i grani di minerali preziosi dai minerali di ganga. I metodi fisici più importanti per la concentrazione dei minerali sono:

1. Separazione che dipende dalle proprietà ottiche e radioattive.
2. Separazione che usa le differenze di gravità specifica.
3. Separazione che applica la differenza delle proprietà di superficie dei minerali.
4. Separazione che dipende dalle proprietà magnetiche.
5. Separazione che applica proprietà di conducibilità elettrica.

Con poche eccezioni, la maggior parte dei processi di separazione dei minerali comporta l’uso di notevoli quantità di acqua. Il concentrato finale deve essere separato da una polpa in cui il rapporto acqua/solido può essere elevato.

La disidratazione o la separazione solido-liquido produce un concentrato relativamente secco per la spedizione, che può richiedere l’essiccazione termica per produrre il prodotto finale di circa il 95% di solido in peso.

Un esempio di trattamento è illustrato nella figura 1.

Figura 1- Schema di flusso semplificato del trattamento del minerale di ferro a Carajás – Brasile.

Circa l’85% della produzione mondiale di minerale di ferro è ottenuta da miniere a cielo aperto e il resto proviene da miniere sotterranee. Il metodo di estrazione dipende dall’accessibilità del corpo del minerale, dalle dimensioni del minerale e dalla forma del deposito.

Il sistema di trasporto rappresenta la componente principale del prezzo del minerale di ferro. Così, la maggior parte delle miniere usa il sistema miniera/ferrovia/porto per permettere il commercio transoceanico.

6. Uno studio del mercato del minerale di ferro degli anni 90

Il mercato del minerale di ferro ha raggiunto il suo massimo rendimento nel 1997, superando anche le prospettive più ottimistiche per quell’anno. La produzione mondiale di acciaio ha mostrato una rapida espansione negli ultimi sei anni, soprattutto in Asia, Europa occidentale e Nord America, accompagnando l’aumento del consumo.

Per la prima volta la produzione di minerale di ferro ha raggiunto il livello di 900 Mt. Le esportazioni mondiali hanno raggiunto il livello di oltre 470 Mt.

Come conseguenza dei cambiamenti della domanda di acciaio, la produzione mondiale di minerale di ferro è diminuita di un -1,8% nel 1998 rispetto al suo livello record del 1997. Per raggiungere l’obiettivo del 1997, è stata utilizzata una maggiore capacità di produzione e un migliore utilizzo della tecnologia esistente. Dopo un calo nel 1991 e 1992, la produzione mondiale di minerale di ferro ha accumulato un’espansione del 12% nei tre anni successivi.

I maggiori guadagni di produzione sono rimasti nei paesi che consumano la maggior parte della loro produzione interna (USA, Federazione Russa e Cina) e in quelli le cui esportazioni superano ampiamente il consumo interno (Brasile, Australia e Venezuela).

Il Brasile ha mantenuto la posizione di maggior produttore di minerale commerciabile. La Cina, nonostante sia un grande produttore, ha minerale di bassa qualità e non è quindi in grado di competere in modo significativo sul mercato internazionale.

Una gran parte dell’aumento della produzione brasiliana è dovuta alla produzione supplementare della miniera Carajás di CVRD. In Australia l’aumento della produzione è stato fondamentalmente dovuto all’espansione della miniera Yandi di BHP. L’espansione della produzione di minerale di ferro in Brasile e in Australia ha causato un aumento significativo delle esportazioni.

La produzione cinese di minerale di ferro è aumentata a 260 Mt. nel 1998. Questa produzione aggiuntiva era destinata all’esportazione. In India, la produzione di minerale di ferro ha continuato ad aumentare e ha raggiunto 70 Mt. Questo è stato ottenuto attraverso l’ottimizzazione dell’operazione nelle miniere esistenti. A causa dei cambiamenti politici nell’ex Unione Sovietica, la produzione russa di minerale di ferro è diminuita. Questa situazione fu finalmente invertita nel 1995 e scese di nuovo negli anni seguenti. Negli Stati Uniti, la velocità operativa dell’industria siderurgica ha causato un aumento della capacità produttiva delle miniere di minerale di ferro. La produzione svedese di minerale di ferro è aumentata dell’8% a metà del decennio, raggiungendo livelli storici nella seconda metà del decennio, a causa della crescita della produzione di pellet. Il Sudafrica non ha avuto un aumento significativo della produzione.

La tabella 4 mostra la produzione di minerale di ferro per i principali paesi produttori dal 1990 al 1998. Durante questo periodo, i primi quattro paesi produttori hanno lentamente aumentato la loro quota di produzione mondiale. Nel 1990 questi quattro paesi hanno prodotto il 65,8% della produzione mondiale totale e nel 1998 hanno raggiunto solo il 66,2%. Tuttavia, i primi due paesi hanno aumentato notevolmente la loro quota di produzione mondiale, dal 30,1% nel 1990 al 38,1% nel 1998.

Tabella 4 – Produzione di minerale di ferro per i principali paesi produttori 1990-1998.

7. Commercio transoceanico del minerale di ferro

Il commercio del minerale di ferro ha prodotto tassi positivi. Nel 1997 ha raggiunto un nuovo record di 472 Mt di minerale esportato. Dopo la crisi del mercato del ferro del 1992, il commercio transoceanico ha accumulato un aumento per i tre anni successivi. La grande espansione delle esportazioni è stata causata da un aumento della domanda di minerale di ferro nei maggiori mercati importatori dell’Asia (Giappone, Cina e Corea) e dell’Unione Europea. La crescita della domanda è stata dovuta principalmente all’espansione della produzione di acciaio in questi mercati. Il Giappone continua ad essere un leader nelle importazioni, rappresentando più del 25% delle importazioni totali del mondo, raggiungendo il livello di 120 Mt. L’Unione europea è rimasta un importante mercato d’importazione del minerale di ferro. La Germania guida le importazioni dell’Unione europea come secondo paese importatore di minerale di ferro al mondo. La Cina e la Corea sono importanti paesi importatori di minerale di ferro di alta qualità.

La tabella 5 mostra le importazioni di minerale di ferro per i principali paesi importatori dal 1990 al 1998. Durante questo periodo, i primi quattro paesi importatori hanno aumentato la loro quota delle importazioni mondiali. Nel 1990 questi paesi hanno importato il 51,5% delle importazioni mondiali totali e nel 1998 hanno raggiunto il 55,9%.

Tabella 5 – Importazioni di minerale di ferro per i principali paesi importatori 1990-1998.

La tabella 6 mostra le esportazioni di minerale di ferro per i principali paesi esportatori dal 1990 al 1998. Durante questo periodo, il Brasile e l’Australia hanno, anno dopo anno, aumentato la loro quota nel mercato mondiale. Nel 1990 entrambi i paesi hanno esportato il 53,9% del totale delle esportazioni mondiali e nel 1998 hanno raggiunto il 62,6%. Tuttavia, le esportazioni sudafricane hanno raggiunto il maggiore incremento negli ultimi anni.

Tabella 6 – Esportazioni di minerale di ferro per i principali paesi esportatori 1990-1998.

L’attuale situazione del mercato del minerale di ferro deve affrontare prezzi bassi, eccesso di offerta, riduzione della domanda e bassa produzione di acciaio grezzo. Come conseguenza di questa situazione, devono essere prese delle misure per rimanere competitivi. La principale opzione visibile è stata l’attuale processo di fusione tra le principali società minerarie brasiliane e australiane, con il risultato di un minor numero di società più grandi.

Riconoscimenti

Gli autori riconoscono FAPEMIG, l’agenzia che sponsorizza la ricerca scientifica nello Stato di Minas Gerais, Brasile. Il suo aiuto finanziario ha fornito un importante sostegno a questo studio.

ANUÁRIO ESTATISTICO. Instituto Brasileiro de Siderurgia. Rio de Janeiro, 1997.

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