Quais são os principais tipos de ferro encontrados na natureza e seus teores aproximados de ferro?
Passo 1
O que o enunciado pede: listar os principais tipos de ferro (ou seja, os minerais/ocorrências de ferro) encontrados na natureza e indicar os teores aproximados de ferro em cada um.
Informações dadas pelo enunciado: nenhuma além da própria pergunta. Vou considerar os minerais/ocorrências mais relevantes na geologia e na indústria: hematita, magnetita, goethita/limonita (lateritas), siderita, pirita e ferro meteórico/nativo. Também vou distinguir teor teórico (a partir da fórmula química) e teores de minério naturais/comerciais (faixas típicas).
Informações dadas pelo enunciado: nenhuma além da própria pergunta. Vou considerar os minerais/ocorrências mais relevantes na geologia e na indústria: hematita, magnetita, goethita/limonita (lateritas), siderita, pirita e ferro meteórico/nativo. Também vou distinguir teor teórico (a partir da fórmula química) e teores de minério naturais/comerciais (faixas típicas).
Passo 2
Como calcular o teor teórico de ferro de um mineral (aula rápida e prática).
Fórmula: o teor em massa de ferro num mineral é a razão entre a massa total de átomos de ferro na fórmula e a massa molar do mineral, multiplicada por 100. Em símbolos:
Fórmula: o teor em massa de ferro num mineral é a razão entre a massa total de átomos de ferro na fórmula e a massa molar do mineral, multiplicada por 100. Em símbolos:
Explicando cada termo: a “massa de Fe na fórmula” é o número de átomos de Fe na fórmula multiplicado pela massa atômica do ferro (
,u). A “massa molar do mineral” é a soma das massas atômicas de todos os átomos na fórmula (por exemplo, O é
,u, C é
,u, H é
,u, S é
,u). Vou aplicar isso passo a passo para cada mineral.
Passo 3
Hematita — composição e cálculo.
Fórmula: . Massa de Fe na fórmula:
Fórmula:
Massa molar do mineral:
Teor teórico:
Resumo: teor teórico aproximado
. Na prática, minérios de hematita aprovados para mercado (DSO — direct shipping ore) costumam ter teores altos, por exemplo
a
ou mais quando são minério de alto grau; hematitas ricas chegam a
.
Passo 4
Magnetita — composição e cálculo.
Fórmula: . Massa de Fe na fórmula:
Fórmula:
Massa molar do mineral:
Teor teórico:
Resumo: teor teórico aproximado
. Na prática, minério de magnetita bruto pode ter teores variados (às vezes baixos), mas após concentração magnética é fácil obter concentrados com
ou
de Fe.
Passo 5
Goethita (e lepidocrocita) — composição e cálculo; limonita como mistura.
Fórmula (goethita): . Massa de Fe:
Fórmula (goethita):
Massa molar:
Teor teórico:
Resumo: teor teórico da goethita
. Limonita não é fórmula fixa (é uma mistura hidratada, frequentemente escrita como
); seus teores práticos variam muito, tipicamente na faixa de
a
de Fe, sendo comum algo em torno de
–
dependendo do teor de água e da mistura.
Passo 6
Siderita — composição e cálculo.
Fórmula: . Massa de Fe:
Fórmula:
Massa molar:
Teor teórico:
Resumo: teor teórico
. Na prática, minérios de siderita têm teores menores e exigem processamento (calcinação, etc.) para uso industrial.
Passo 7
Pirita (pirita de ferro) — por que aparece e seu teor.
Fórmula: . Massa de Fe:
Fórmula:
Massa molar:
Teor teórico:
Resumo: teor teórico
. Pirita contém muito enxofre e não é usada como principal minério de ferro (é mais uma fonte de enxofre/metalurgia de sulfetos e pode gerar problemas ambientais).
Passo 8
Ferro nativo / meteórico e outros óxidos (observações práticas).
- Ferro nativo meteórico (liga Fe–Ni, ex.: kamacita/taenite): teores de ferro podem ser muito altos, tipicamente
– Fe dependendo do teor de níquel; camadas de kamacita podem ter ou mais de Fe. Esses achados são raros (meteoritos). - Maghemita
tem teor muito próximo ao da hematita ( ). - Banded iron formations (BIF) e lateritas: são concentrações geológicas importantes; teores dos minérios brutos variam amplamente: BIFs e lateritas brutos podem ter
– de Fe; após beneficiamento/concentração chegam a .
Passo 9
Resumo prático para provas e para entender indústria (dicas rápidas).
- Para cálculos teóricos, use sempre a fórmula acima e as massas atômicas (
, , , , ). - Em geologia/indústria há diferença entre teor teórico (a partir da fórmula) e teor de minério natural (que depende de impurezas, água e mistura de minerais).
- Minerais “principais” a decorar: hematita
, magnetita , goethita , siderita , pirita ; limonita e lateritas: faixas amplas ( – dependendo do caso). Para mercado, minérios Fe são considerados de alto grau.
Resposta
Hematita (
):
Fe (teórico) — minérios ricos típicos
.
Magnetita ( ):
Fe (teórico) — concentrados
.
Goethita ( ):
Fe (teórico) — minérios/limonitas típicos
.
Limonita (mistura hidratada): variável, tipicamente Fe.
Siderita ( ):
Fe (teórico).
Pirita ( ):
Fe (teórico; não é minério preferido devido ao S).
Ferro meteórico/nativo (ligas Fe–Ni): frequentemente Fe (varia conforme Ni).
Magnetita (
Goethita (
Limonita (mistura hidratada): variável, tipicamente
Siderita (
Pirita (
Ferro meteórico/nativo (ligas Fe–Ni): frequentemente