Resíduos de molibdênio para a produção de fertilizantes minerais multielementares

A tecnologia para a produção de fertilizantes minerais multielementares a partir de rejeitos do beneficiamento de molibdênio é uma tecnologia inovadora que integra o tratamento abrangente de rejeitos de mineração à produção mais limpa, representando uma direção de desenvolvimento na ciência ambiental da China. Por meio de um processo simples, semelhante à produção de cimento, os rejeitos de molibdênio são transformados em um fertilizante mineral multielementar que contém potássio, silício e outros elementos essenciais para o crescimento das culturas. Esse fertilizante não apenas fornece grandes quantidades de potássio, bem como nutrientes secundários, como silício, cálcio, magnésio e enxofre, ao solo, mas também complementa de forma eficaz os micronutrientes essenciais para as culturas, incluindo cobre, ferro, zinco, manganês e molibdênio. Além disso, esse fertilizante mineral promove a absorção de fertilizantes de nitrogênio, fósforo e potássio, melhora a eficiência no uso de fertilizantes, aumenta a resistência das culturas a estresses, melhora a qualidade das culturas, restaura a fertilidade do solo e mantém e aumenta a produtividade sustentável da terra.

O processo de produção do fertilizante mineral multielementar a partir de rejeitos de molibdênio é o seguinte: utilizando rejeitos de molibdênio e dolomita ou calcário com alto teor de magnésio como matérias-primas, a calcinação é realizada em um forno de poço ou em um forno rotativo. O método específico de produção é:

• Determine e calcule as quantidades equivalentes totais de óxidos ácidos e óxidos básicos presentes nos resíduos de molibdênio, na dolomita ou no calcário com alto teor de magnésio e na antracita ou no carvão branco.
• Calcule a quantidade de carvão necessária para a mistura, a fim de atingir uma temperatura no forno superior a 1.200 °C, de acordo com o método de mistura térmica de cimento em forno de poço.
• Com base em uma relação óxido ácido/óxido básico de aproximadamente 1,1–1,2, calcule as proporções de alimentação dos resíduos de molibdênio e da dolomita ou do calcário com alto teor de magnésio e misture com carvão para obter a formulação da mistura bruta. Para a calcinação em forno rotativo, não é adicionado carvão pulverizado.
• Adicione um auxiliar de calcinação à base de íons de metais alcalinos, sendo que os íons de metais alcalinos representem 0,2%–1% da composição total da mistura.
• Moa o lote até obter um pó fino de 80 mesh ou mais fino; em seguida, alimente-o em um forno rotativo e calcine a 1.200–1.350 °C para produzir um clínquer de fertilizante de silicato. Como alternativa, o material moído pode ser alimentado em um peletizador, transformado em pelotas com água e, em seguida, calcinado em um forno de poço a temperaturas superiores a 1.200 °C para produzir o clínquer.
• Após o resfriamento (granulação com água fria), o clínquer é pulverizado para se obter o fertilizante de silício com vários elementos.

Essa tecnologia se baseia nos princípios da produção mais limpa, integrando o tratamento dos “três resíduos” da mineração e da metalurgia (gases residuais, águas residuais e resíduos sólidos) à restauração da fertilidade do solo agrícola. Trata-se de uma tecnologia e um processo inovadores para a produção de fertilizantes minerais ricos em diversos nutrientes de média e micronutrientes a partir de rejeitos de molibdênio. Ao utilizar a calcinação, evita-se o alto consumo de energia, o alto custo e a alta poluição associados aos processos de extração química, alcançando assim uma produção mais limpa, sem os “três resíduos”.”

Em 2007, a Laiyuan Mining Company, do Grupo Shenhong, concluiu um teste industrial em escala de 1.000 toneladas de fertilizante mineral (fertilizante de silício multielementar) utilizando os rejeitos de molibdênio de Dawan como principal matéria-prima. O produto era composto principalmente por cálcio, magnésio e silício, além de conter potássio e oligoelementos, como ferro, cobre, zinco e molibdênio. Ele obteve o registro de fertilizante como “fertilizante de silício multielementar” na província de Heilongjiang. Testes de campo com arroz, milho, trigo de inverno, árvores frutíferas, hortaliças cultivadas em estufas, soja e amendoim nas províncias de Heilongjiang, Jilin, Liaoning, Hebei e Henan demonstraram efeitos como aumento da produtividade, resistência ao estresse, resistência a pragas e doenças e melhoria da qualidade. Em 2008, a tecnologia foi aprovada em uma avaliação técnica pela Sociedade de Ciências Ambientais da China e foi anunciada pela Associação Chinesa de Ciência e Tecnologia como uma nova tecnologia para promoção nacional em 2009. Após quase três anos de testes de campo em diversas culturas em mais de 300 locais, os resultados confirmaram que o fertilizante apresenta bons efeitos agronômicos, incluindo aumento de rendimento, melhoria da qualidade e resistência a pragas, doenças, seca, alagamento e baixas temperaturas. Atualmente, o fertilizante produzido com essa tecnologia também obteve autorização para produção, promoção e venda na província de Heilongjiang. De acordo com os desenvolvedores, com base na contabilidade de custos da produção experimental, para uma empresa que descarrega 300.000 toneladas de rejeitos de molibdênio anualmente, transformá-los em 500.000 toneladas de fertilizante mineral multielementar poderia gerar um lucro anual de 50 milhões de yuans, além de economizar 5 milhões de yuans por ano em custos de construção, manutenção e restauração da vegetação de bacias de rejeitos. Esse lucro é comparável ao lucro de mineração e beneficiamento de uma mina de molibdênio quando os preços do molibdênio estão em um nível médio; assim, converter rejeitos de molibdênio em fertilizante equivale a criar outra mina de molibdênio.

Nos dias 26 e 27 de março de 2012, o Ministério da Indústria e Tecnologia da Informação e a Academia Chinesa de Engenharia realizaram conjuntamente o “Seminário sobre a Utilização Agrícola Inofensiva de Resíduos Metálicos” em Kaifeng, Henan. O “Relatório de Tecnologia de Processo sobre o Projeto Industrial de Utilização Agrícola Inofensiva dos Resíduos de Molibdênio de Nan-ni-hu”, elaborado em conjunto pela Henan Coal Chemical Industry Group Co., Ltd. e pela Beijing Haidahua Tailings Resource Utilization Technology Co., Ltd., foi aprovado pela comissão de especialistas. Os especialistas explicaram que a utilização agrícola inofensiva de rejeitos metálicos refere-se à aplicação de tecnologias e equipamentos-chave relevantes para tratar rejeitos metálicos de forma inofensiva (por meio da recuperação de elementos ou componentes valiosos através da reconcentração; removendo metais pesados tóxicos e nocivos e aditivos de beneficiamento; e removendo sais de sódio solúveis em água), ao mesmo tempo em que se ativam os nutrientes médios e micronutrientes, de modo que os rejeitos se tornem matérias-primas de alta qualidade para produtos agrícolas a granel. Essas matérias-primas podem ser utilizadas para produzir fertilizantes de liberação controlada, condicionadores de solo, substratos de cultivo e outros novos produtos agrícolas, que melhoram as propriedades físico-químicas do solo, aumentam a qualidade do solo e o nível de produtividade das terras agrícolas, atendem às necessidades nutricionais das culturas e garantem a segurança alimentar. O projeto “Utilização Agrícola Inofensiva de Resíduos de Molibdênio” é um componente-chave da construção, pelo Henan Coal Chemical Industry Group, da primeira “nova base industrial de economia circular de metais não ferrosos (molibdênio)” em grande escala da China. O investimento no projeto de utilização agrícola inofensiva de rejeitos de molibdênio e em suas instalações de apoio chega a 9,15 bilhões de yuans. Após sua conclusão total, espera-se que o projeto consuma e utilize de forma abrangente 20 milhões de toneladas de rejeitos de molibdênio por ano, gere receita anual de vendas superior a 25 bilhões de yuans, alcance lucros e impostos anuais superiores a 8,5 bilhões de yuans e gere empregos para cerca de 5.500 pessoas.

Resíduos utilizados na produção de fertilizantes compostos magnetizados

Durante o período do Sétimo Plano Quinquenal (1986–1990), o Instituto de Pesquisa Mineira de Ma’anshan foi pioneiro na China na pesquisa sobre o uso de rejeitos de ferro magnetizados como corretivo de solo. A partir de 1984, o instituto produziu fertilizantes magnetizados utilizando rejeitos de separação magnética da Mina de Ferro de Nanshan. Os rejeitos eram magnetizados por meio de uma máquina de magnetização especialmente projetada e, em seguida, aplicados ao solo. Estudos demonstraram que, após a aplicação, os rejeitos magnetizados aumentavam o magnetismo do solo, alteravam a estrutura dos agregados magnéticos no solo e, principalmente, ativavam as substâncias ferromagnéticas presentes no solo, melhorando assim a estrutura, a porosidade e a aeração do solo. A partir de 1985, o Instituto colaborou sucessivamente com a Empresa de Mineração e a Empresa de Aproveitamento Integral da Ma’anshan Iron & Steel Company para realizar pesquisas experimentais adicionais sobre a aplicação agrícola de fertilizantes magnetizados. Os experimentos que utilizaram rejeitos de ferro magnetizados da Mina de Ferro de Nanshan como corretivo de solo envolveram testes em vasos, ensaios em parcelas de campo e ensaios de demonstração em larga escala em diversas culturas e diferentes tipos de solo. Os resultados mostraram que a aplicação de rejeitos magnetizados no solo aumentou significativamente o rendimento das culturas: os aumentos médios foram de 12,63% para o arroz precoce, 11,06% para o arroz de meia estação e 15,5% para a soja. Durante o período do Oitavo Plano Quinquenal (1991–1995), o Instituto misturou rejeitos de ferro da planta de separação magnética com fertilizantes químicos agrícolas em determinadas proporções e, após magnetização, granulação e outras etapas, produziu fertilizantes compostos magnetizados. Uma fábrica com produção anual de 10.000 toneladas de fertilizante composto magnetizado foi construída na Vila Ecológica de Taicang, no condado de Dangtu. O uso de rejeitos magnetizados em vez de bentonita como aglutinante para fertilizantes compostos não apenas reduziu os custos, mas também aumentou a eficácia do fertilizante, sendo bem recebido pelos agricultores locais.

Resíduos de mineração utilizados como corretivos de solo

Os rejeitos geralmente contêm micronutrientes essenciais para o crescimento e o desenvolvimento das plantas, como Zn, Mn, Cu, Mo, V, B e P, e, portanto, podem ser utilizados como fertilizantes de micronutrientes ou corretivos de solo. Por exemplo, rejeitos que contêm cálcio podem ser aplicados em solos ácidos para neutralizar a acidez e melhorar a qualidade do solo. Resíduos que contêm óxidos de cálcio, magnésio e silício podem ser utilizados como fertilizantes agrícolas para o tratamento de calcificação e neutralização de solos ácidos. Atualmente, os principais minerais ou rochas utilizados como aditivos fertilizantes incluem bentonita, zeólita, diatomita, serpentinita, perlita e outros.

Após mais de dez anos de pesquisa, cientistas do Instituto de Geologia e Geofísica da Academia Chinesa de Ciências desenvolveram, de forma independente, um novo tipo de fertilizante mineral microporoso capaz de melhorar efetivamente a fertilidade geral do solo. Sua versatilidade e baixo custo possibilitam a melhoria da fertilidade do solo em grandes áreas na China. Shao Yucui e seus colegas utilizaram dez minerais naturais diferentes como corretivos de solo para testar seus efeitos em solo irrigado com água salobra (salinidade de 4–5 g/L). Os resultados mostraram que o Corretivo 1 (bentonita 100%), aplicado na dose de 2.500 kg/hm², reduziu a densidade aparente do solo em 12,23% e aumentou a fertilidade do solo em 12,28%. Todos os corretivos testados reduziram o teor total de sal na camada de solo de 0 a 5 cm, com uma redução máxima de 72,5%, e também reduziram os íons CO₃²⁻ e HCO₃⁻ na camada de solo de 0 a 40 cm, com uma redução máxima de 100%. O corretivo 4 (fosfogesso 100%) aplicado a 2.250 kg/hm² aumentou os íons Ca²⁺ e Mg²⁺ no solo, ao mesmo tempo em que diminuiu os íons K⁺ e Na⁺.

Em 2010, o Grupo Guangdong Wanfang concluiu um teste industrial em escala de 500 toneladas utilizando rejeitos de molibdênio de Baishizhang como principal matéria-prima, produzindo com sucesso um condicionador de solo para solos vermelhos ácidos. O produto demonstrou efeitos positivos no cultivo de arroz, hortaliças, frutas tropicais, tabaco e outras culturas, incluindo aumento da produtividade, melhoria da qualidade e melhoria do solo. Com base nisso, a empresa estabeleceu uma parceria com a Universidade Agrícola do Sul da China, o Instituto de Solos e Fertilizantes da Academia de Ciências Agrárias de Guangdong e outras instituições para desenvolver ainda mais fertilizantes especiais adequados para diversas culturas nas regiões de solos vermelhos ácidos do sul.

Em 2011, a Empresa Haidahua de Pequim e o Grupo da Indústria Química do Carvão de Henan realizaram o projeto industrial de reutilização agrícola inofensiva de rejeitos de molibdênio, utilizando os rejeitos de molibdênio de Nan-ni-hu para desenvolver fertilizantes de liberação controlada de alto valor agregado e um condicionador de solo arenoso. Testes de campo com trigo na Universidade Agrícola de Shandong e experimentos de avaliação da melhoria de solos arenosos em campos de rendimento médio e baixo no Instituto de Nutrição Vegetal, Recursos e Meio Ambiente da Academia de Ciências Agrárias de Henan mostraram aumentos de rendimento de 27% e 41%, respectivamente, com efeitos significativos.

Na Concentradora de Aoshan, em Anhui, além da reconcentração de rejeitos para recuperar elementos valiosos, como enxofre e fósforo, os rejeitos da separação magnética não desfosforizados também foram testados para o melhoramento do solo. Os testes demonstraram que o solo corrigido com rejeitos aumentou significativamente o rendimento das culturas, com aumentos de 10%–15% para o arroz, cerca de 5% para a colza e melhoria no crescimento do trigo, da soja e de outras culturas.