Depósitos minerais de Terras Raras, (Geologia, Utilização e Importância)
O artigo apresenta os principais tipos de depósitos minerais de Terras Raras no mundo, destacando sua origem geológica, minerais associados e relevância econômica. Carbonatitos são a maior fonte de LREE, enquanto argilas de adsorção iônica dominam a produção de HREE. Fosforitos sedimentares e intrusões peralcalinas representam recursos estratégicos ainda subexplorados, com grande potencial futuro. Placeres, veios fosfatados e depósitos uraníferos também podem gerar REE como coprodutos.
Apesar das maiores reservas estarem na China, o Brasil possui grande potencial geológico, especialmente em Araxá, Catalão, Tapira, Serra Verde e Pitinga — porém sua produção ainda é limitada por desafios tecnológicos e metalúrgicos. O avanço no processamento e refino será decisivo para inserir o Brasil na cadeia global de Terras Raras.
1. Introdução
Elementos químicos são a característica de átomos que possuem o mesmo número de prótons e neutrons. São como a base da caracterização da matéria em nível atômico. Os elementos de terras raras são elementos químicos que possuem características específicas. De acordo com a União Internacional de Química Pura e Aplicada (Connelly et al. 2005), os elementos químicos considerados de terras raras (Rare Earth Elements (REEs)) compreendem o Irídio (Y), Escândio (Sc), o Lantânio (La) , Cério (Ce), Praseodímio (Pr), Neodímio (Nd), Promécio (Pm) , Samário (Sm) , Európio (Eu) , Gadolínio (Gd) , Térbio (Tb) , Disprósio (Dy) , Hólmio (Ho), Érbio (Er) , Túlio (Tm), Itérbio (Yb) e Lutécio (Lu). A Figura 1 apresenta em vermelho na tabela periódica onde se encontram estes elementos.
Figura 1 : Tabela periódica e elementos selecionados como terras raras
Os elementos de terras raras são geralmente subdividoos em nas categorias leves (Light Rare Earth Elements (LREE)) e pesados (Heavy Rare Earth Elements (HREE)). Neste caso o “peso” está associado ao número atômico do elemento químico, que caracteriza o número de prótons e neutrôns que quantificam a maior parte da massa do átomo. Os elementos leves compreendem o número atômico de 57-64 (57-64 prótons e nêutrons). O elementos pesados compreendem o número atômico de 65-71 mais o elemento Irídio de número atômico 39. A adição do elemento Irídio no grupo dos elementos pesados se deve principalmente pela sua raridade, sua similaridade química, e sua aplicabilidade na indústria.
Diferentemente da classificação química a indústria da mineração utiliza o termo LREE para abranger os lantanídeos com número atômico igual ou menor que 62 (La, Ce, Pr, Nd, Sm), enquanto o termo HREE inclui os lantanídeos com número atômico 63 ou superior (Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu), além do Ítrio (Y). Essa prática começou em meados dos anos 2000 com o objetivo de aumentar a razão aparente HREE/LREE de um minério, fazendo-o parecer mais atraente para potenciais investidores.
A expressão “óxidos totais de terras raras” (TREO) usada em estimativas de reservas de minério refere-se à soma das concentrações individuais de óxidos de terras raras, incluindo Y₂O₃, a menos que especificado de outra forma. Esse valor é reportado em percentual em peso (wt%).
Apesar do nome “terras raras” os ETRs apresentam concentrações individuais na crosta superior da Terra comparáveis às de metais básicos, e mesmo o ETR menos abundante (Lu) é cerca de 200 vezes mais abundante que o ouro (Haxel et al. 2002). Uma grande proporção dos REEs está presente em baixas concentrações dentro da estrutura de minerais formadores de rochas, em altas concentrações em minerais de REE que são difíceis de processar, ou em minerais acessórios, os quais, por definição presentes em baixas concentrações em rochas comuns. A raridade neste caso consiste em encontrar minerais e depósitos que possuam as características adequadas para extração destes elementos.
2. Aplicações e usos
Os Elementos de Terras Raras (ETR ou REE) têm aplicações essenciais em tecnologia moderna, energias renováveis, defesa, eletrônica e diversas indústrias de alta performance. Apesar de serem chamados de “raros”, eles são relativamente abundantes, mas difíceis de concentrar e extrair economicamente, o que torna seu uso estratégico. No contexto atual os elementos de terras raras passaram a ser extremamente estratégicos devido a guerra moderna, que utiliza drones, lasers e equipamentos tecnológicos para defesa nacional.
2.1 Principais utilizações por setor
2.1.1. Eletrônica e Tecnologia Digital
- Ímãs permanentes de alto desempenho (Nd, Pr, Dy, Tb) → usados em motores elétricos, drones, HDs, robótica
- Fósforos para telas de TVs, computadores e smartphones (Eu, Tb, Y)
- Componentes de microchips e semicondutores (La, Ce, Gd)
2.1.2. Energia e Meio Ambiente
- Turbinas eólicas (Nd, Dy)
- Baterias para carros híbridos/EV (La, Ce)
- Catalisadores automotivos para reduzir emissões (Ce, La)
- Catalisadores em refinarias de petróleo (La)
2.1.3. Aplicações Militares e Aeroespaciais
- Guiagem de mísseis e radares (SmCo, NdFeB)
- Sensores e lasers (Nd, Er, Yb)
- Ligas leves e resistentes em aeronaves (Sc)
2.1.4. Medicina e Saúde
- Contrastes para imagens por ressonância magnética (Gd)
- Terapias a laser e equipamentos cirúrgicos (Ho, Er)
- Materiais biomédicos para implantes (Y₂O₃)
2.1.5. Vidros, Polimento e Cerâmica Avançada
- Polimento de lentes e fibras ópticas (CeO₂)
- Vidros especiais resistentes ao calor (La, Y)
- Cerâmicas supercondutoras (Y, Eu)
2.1.6. Iluminação e Lasers
- LED e lâmpadas fluorescentes (Eu, Tb, Y)
- Lasers de alta energia (Nd:YAG)
3. Geologia dos depósitos de Terras Raras
3.1 Caracterização dos depósitos de terras raras
Os tipos de depósitos contendo elementos de terras raras podem ser classificados com base na associação entre a mineralização e a rocha hospedeira. Nessa classificação, depósitos em que os ETR (REE) são os principais elementos de interesse econômico são considerados alvos primários de exploração de terras raras. Quando os ETR ocorrem como elementos subordinados (ou secundários) (possíveis co-produtos minerais), esses depósitos representam fontes secundárias ou alvos secundários de exploração de ETR (Simandl et al. 2012b; Simandl 2010; 2012).
Esses tipos de depósitos podem ser divididos em três categorias:
Primeira categoria
Depósitos atualmente minerados como fontes principais de Terras Raras.
Incluem:
- depósitos relacionados a carbonatitos
- argilas de adsorção iônica
- depósitos de placers
Segunda categoria
Depósitos que já foram importantes fontes históricas de produção de Terras Raras, como:
- veios de monazita ± apatita
- depósitos uraníferos contendo ETR
- rochas fosfáticas (fosforitos)
Terceira categoria
Abrange todos os demais tipos de depósitos não incluídos nas duas categorias anteriores.
3.2 Depósitos associados a carbonatitos e complexos de carbonatito – sienito
Carbonatitos são definidos como rochas ígneas, intrusivas ou extrusivas, ricas em carbonatos, contendo mais de 50% de minerais carbonáticos (Woolley e Kempe 1989). Sienitos são rochas ígneas plutônicas (intrusivas), de composição intermediária a alcalina, caracterizadas principalmente pela presença de feldspato alcalino (ortoclásio, microclínio) e pouca ou nenhuma quantidade de quartzo. A figura 2 apresenta uma rocha carbonatítica:
Figura 2: Carbonatito , Fonte: Carbonatito – Materiais Didáticos
No entanto, algumas rochas identificadas em campo como carbonatitos podem ter origem carbotermal — ou seja, formadas por fluidos tardios de baixa temperatura derivados de um magma fracionado, dominados por CO₂ e contendo também F e H₂O (Mitchel 2005). Durante o resfriamento do magma duas fases imiscíveis geralmente se formam em conjunto , o líquido silicatado formado pelos sienitos e o líquido carbonático que forma os carbonatitos. Geralmente estão associados a um ambiente geológico continental como riftes continentais (aberturas na placa continental devido a movimentação da crosta), processos intra-placa com afinamento listosférico, plumas mantélicas e zonas de grande fraturamento e condução magmática.
Carbonatitos e sienitos associados podem ocorrer sob a forma de plugs, lopólitos, diques, soleiras, cone sheets ou zonas brechadas, e estão frequentemente associados à fenitização — alteração em Na, K e Fe — das rochas hospedeiras. Fenitização é um tipo de metassomatismo alcalino — uma alteração hidrotermal intensa — causada por fluidos ricos em Na (sódio), K (potássio) e CO₂ que emanam de carbonatitos ou magmas alcalinos.
Esse processo altera as rochas encaixantes ao redor do corpo ígneo, introduzindo novos minerais e modificando sua composição original.
3.2.1 Características da fenitização
- Introdução de Na e K em grande quantidade.
- Crescimento de minerais novos como:
- albita
- anfibólios e piroxênios alcalinos (riebeckita, aegirina)
- nefelina
- feldspatos potássicos
- sodalita, cancrinita
- Textura pode ficar porfirítica ou recristalizada.
- Cor tende a tons claros, verde-azulados ou rosados.
3.4 Depósitos associados a argilas iônicas
Os “depósitos de argilas de adsorção iônica” são crostas intemperizadas que podem atingir profundidade superior a 20 metros, desenvolvidas por intenso intemperismo bioquímico em climas quentes e úmidos (subtropicais). Inicialmente ocorre:
- A chuva ácida + CO₂ atmosférico + atividade biológica decompõem minerais ricos em ETR, como monazita e bastnaesita.
- Os ETR são liberados como íons trivalentes (ex.: Nd³⁺, Dy³⁺, Y³⁺).
Em seguida:
- A água infiltra no perfil de intemperismo e solubiliza os íons.
- Os ETR descem no solo por percolação até atingirem níveis com alta concentração de argilas finas.
Então:
Os íons de terras raras se ligam à superfície das argilas através de:
- Troca catiônica: ETR³⁺ substituem cátions como Na⁺, K⁺, Ca²⁺ presentes nas superfícies das argilas
- Complexação com grupos OH⁻: Íons formam ligações com hidroxilas presentes na estrutura da argila
- Adsorção eletrostática: A superfície da argila carregada negativamente atrai os íons REE³⁺
Ou seja → a argila funciona como uma “esponja química”, prendendo íons de ETR de forma fraca e reversível.
Os teores dependem fortemente da composição mineralógica e química da rocha-mãe (protolito) e da posição vertical dentro do perfil de intemperismo.
Comparados com veios de monazita ± apatita ou depósitos relacionados a carbonatitos e intrusões peralcalinas, os depósitos de argilas de adsorção iônica apresentam teores relativamente baixos (Figs. 6 e 7), geralmente menores que 0,5% em peso de TREO. Sob condições favoráveis, onde uma grande proporção das Terras Raras está adsorvida às partículas de argila, teores tão baixos quanto 0,05% REO podem ser economicamente viáveis.
A distinção entre REE adsorvidas na superfície das argilas e REE incorporadas na estrutura cristalina de minerais acessórios resistentes ao intemperismo é essencial para a avaliação correta desses depósitos.
A presença de Terras Raras (ETR/REE) em um depósito laterítico ou em argilas de adsorção normalmente é inferida indiretamente por meio do comportamento geoquímico de elementos que são:
🔹 Resistentes ao intemperismo
🔹 Imóveis ou de baixa mobilidade química
🔹 Comportam-se de forma semelhante às Terras Raras (especialmente às LREE)
| Elemento | Comportamento | Por que indica Terras Raras? |
|---|---|---|
| Th (Tório) | Muito resistente ao intemperismo | Substitui lantanídeos em monazita e xenotima |
| Zr (Zircônio) | Muito imóvel; resiste a lixiviação | Associado a zirconita, mineral resistente e indicador de sistemas LREE |
| Nb (Nióbio) | Baixa mobilidade em perfis lateríticos | Ocorre em carbonatitos e intrusões alcalinas ricas em REE |
| Y (Ítrio) | Comportamento similar aos HREE | Mobilidade semelhante aos HREE em solos e argilas |
| Hf (Háfnio) | Coexiste com zircônio | Acompanha Zr e sinaliza minerais resistentes |
| Ti (Titânio) | Insolúvel em condições de intemperismo | Concentrado em ilmenita/rutilo → ambientes residual-lateríticos com REE |
Considerando o mesmo teor total de Terras Raras e a mesma relação HREE/LREE, um depósito com maior proporção de ETR adsorvidas em argilas é mais atrativo economicamente, pois:
🔹 Vantagens econômicas
- Mineração simples → sem necessidade de desmonte ou britagem
- Extração facilitada → REE podem ser recuperadas por lixiviação in situ ou por pilhas (heap leaching) com soluções diluídas de cloreto de sódio ou sulfato de amônio
Entretanto, pelos padrões ambientais ocidentais, esse modelo de extração gera grande impacto.
Muitas lateritas, anteriormente avaliadas como fonte de argilas industriais, matérias-primas para alumina ou minérios de Ni e Al, estão sendo reavaliadas como potenciais fontes de HREO e Escândio (Sc). Além disso, o “red mud” (resíduo da produção de alumínio pelo processo Bayer) contém concentrações significativas de Terras Raras.
3.5 Depósitos de Placers
Depósitos de placeres são definidos como acúmulos de minerais pesados valiosos, liberados pelo intemperismo a partir de depósitos primários de minério ou de rochas não mineralizadas, transportados e concentrados principalmente por processos envolvendo água e vento.
Placeres e paleoplaceres são fontes de metais preciosos, urânio, zircônio, óxidos de titânio, minerais portadores de Ta e Nb, minerais ricos em Terras Raras, diversos minerais industriais e gemas.
A monazita é o principal mineral encontrado neste depósitos e apresenta alta densidade e alta resistência ao intemperismo, além de um magnetismo fraco.
Figura 2: Monazita , Fonte: Monazita – MM Gerdau Tainacan
Dessa forma ela pode ser concentrada por separação gravítica, magnética de alta intensidade e eletrostática. Monazita é um fosfato de lantanídeos, com fórmula química geral (Ce, La, Nd, Th)PO₄, podendo conter também Pr, Sm e outros ETR em menores proporções. A monazita contém cerca de 50–78% em peso de TREO (óxidos totais de Terras Raras). A xenotima (YPO4)(YPO₄)(YPO4), presente em alguns depósitos, contém 54–65% TREO. O teor de tório na monazita é variável e pode alcançar até 30% em peso.
3.6 Veios de apatita e monazita
A formação de veios de apatita e monazita geralmente está ligada a sistemas magmáticos ou hidrotermais ricos em fósforo (P), fluor (F), CO₂ e Elementos de Terras Raras (ETR). Esses veios resultam de processos tardios (tardi-magmáticos a hidrotermais) nos quais fluidos derivados do magma transportam e precipitam fosfatos e minerais portadores de Terras Raras em fraturas, zonas de cisalhamento e contatos litológicos favoráveis.Esses depósitos são tipicamente hospedados por rochas metamórficas de fácies anfibolito a granulito. A mineralogia das Terras Raras em cada veio costuma ser distinta entre si.
3.6.1 Magma rico em fosfato, ETR e fluoretos se diferencia
- O magma (granítico, alcalino ou carbonatítico) evolui e concentra elementos incompatíveis.
- Entre eles: P, F, Cl, CO₂, Th, U e REE → essenciais para formar apatita e monazita.
- Esses elementos ficam concentrados no melt residual (fração final do magma), mais fluida e enriquecida.
3.6.2 Separação de fluidos hidrotermais
Durante o resfriamento, o líquido residual se separa em:
| Fração silicatada | Fração hidrotermal |
|---|---|
| magma residual | fluidos ricos em P, REE, F, Cl e CO₂ |
| pode cristalizar feldspatos/anfibólios | mobiliza ETR e fósforo |
Esses fluidos ascendem e invadem fraturas, zonas rúptil-dúcteis e falhas.
3.6.3 Transporte das Terras Raras
As REE são transportadas porque formam complexos solúveis com:
✔ F⁻ (fluoreto)
✔ Cl⁻ (cloreto)
✔ CO₃²⁻ (carbonato)
✔ PO₄³⁻ (fosfato)
Esses complexos mantêm as Terras Raras em solução até o momento da precipitação.
3.6.4 Precipitação dos minerais → formação dos veios
Mudanças físico-químicas induzem a cristalização:
🔺 queda de temperatura
🔺 aumento de pH
🔺 interação com rocha encaixante
🔺 mistura com águas meteóricas
🔺 perda de F e CO₂ do fluido
Quando no fluido P + REE + (por vezes Th) + PO₄³⁻ atingem supersaturação, cristalizam:
| Mineral | Condição predominante |
|---|---|
| Apatita (Ca₅(PO₄)₃(F,Cl,OH)) | enriquecimento em Ca + P + F |
| Monazita ((Ce,La,Nd,Th)PO₄) | enriquecimento em REE + P (fosfato) |
| Xenotima (YPO₄) | quando há abundância de HREE + Y |
O resultado é um veio hidrotermal-fosfatado com minerais concentrados lateralmente e ao longo de zonas de fratura.
3.7 Depósitos associados a rochas perialcalinas
Intrusões alcalinas são caracterizadas por seu conteúdo de feldspatóides, anfibólios alcalinos e piroxênios. Com base nas razões molares de [Na₂O + K₂O] em relação ao Al₂O₃, elas são subdivididas nas categorias metaluminosas ou peralcalinas. Em intrusões peralcalinas: Na₂O + K₂O > Al₂O₃ .
Intrusões peralcalinas são consideradas agpaíticas quando o índice agpaítico ((Na + K)/Al) é maior que 1 . Esse tipo de intrusão, especialmente as agpaíticas, contém grandes depósitos de Zr, Nb, Ta, Y, HREE, Th e Be (Richardson & Birkett 1996c).
A mineralização de REE está principalmente presente em:
📌 camadas cumuláticas
📌 rochas de textura pegmatítica tardia
📌 diques, lentes e veios enriquecidos em REE cortando as intrusões
Os depósitos hospedados em intrusões peralcalinas apresentam forte enriquecimento em HREE, em contraste com carbonatitos, que enriquecem principalmente LREE. Porém, sua mineralogia é mais complexa, o que historicamente dificultou o processamento. Depósitos peralcalinos representam a maior fonte potencial futura de HREE no mundo, mas seu desenvolvimento depende da evolução metalúrgica para superar a complexidade mineralógica.
Se viável economicamente, podem reduzir significativamente a dependência global das argilas chinesas.
3.8 Depósitos de fosforitos
Os depósitos de fosforitos ricos em Terras Raras (REE) se formam principalmente pela concentração de fósforo (P) e lantanídeos em ambientes marinhos pouco profundos, onde ocorrem processos de sedimentação, diagênese e substituição mineral. Esses depósitos podem ser sedimentares ou ígneos, mas os mais volumosos e economicamente promissores são fosforitos sedimentares, presentes em plataformas continentais, rampas carbonáticas e ambientes oceânicos restritos.
Os fosforitos destacam-se por concentrarem REE sob forma de substituição iônica na apatita/francolita, o mineral dominante nesses depósitos.
Etapas chave:
3.8.1 Aumento biogeoquímico de fósforo no ambiente marinho
- Upwelling traz nutrientes do fundo oceânico
- Explosões de vida marinha → biomassa rica em P (ossos, carapaças)
- Acúmulo de restos biogênicos → lama fosfática
3.8.2 Precipitação de apatita → início da formação de fosforito
O P dissolve e reprecipita formando apatita carbonatada (francolita).
3.8.3 Concentração de Terras Raras por substituição iônica
Durante a diagênese (transformação do sedimento em rocha):
➡ REE substituem Ca²⁺ no retículo da apatita
➡ Y e HREE entram preferencialmente onde o Ca está mais instável
➡ Ce, La e Nd dominam em ambientes oxidantes
Resultado: apatita fosfática enriquecida em REE.
3.8.4 Enriquecimento adicional por circulação de fluidos
Fluidos pós-sedimentares podem:
🔺 remobilizar REE
🔺 melhorar teor local
🔺 precipitar fases secundárias (monazita, xenotima, florencita)
3.8.4 Fosforitos ígneos associados a carbonatitos
Menos comuns, mas potencialmente mais ricos.
- Derivam de magmatismo alcalino-carbonatítico
- REE se concentram em apatita + monazita secundária
- Exemplo clássico: Khibina (Rússia)
4. Produção no Brasil
O Brasil detém cerca de 21 milhões de toneladas de óxidos de terras raras (REO) — o que corresponde a aproximadamente 23% das reservas mundiais.
Com esse volume, o país figura entre os maiores detentores de ETR do planeta — atrás apenas da China. As principais regiões com ocorrência de ETR incluem os estados de Minas Gerais, Goiás, Pará, Amazonas, Bahia, entre outros. Os tipos de depósitos no Brasil são variados: associações a rochas alcalinas–carbonatíticas (ex.: Araxá, MG; Catalão, GO; Tapira, MG), depósitos de argilas iônicas (ex.: Serra Verde, GO), minerais pesados (placeres/paleoplaceres), pegmatitos graníticos (ex.: Pitinga, AM) etc. Isso demonstra que o Brasil tem riqueza geológica significativa e diversificada em termos de tipos de ocorrência de ETR, o que poderia permitir tanto mineração como integração a cadeias onde REE são insumos estratégicos. Historicamente, o Brasil praticamente não explorou comercialmente seus recursos de Terras Raras de forma expressiva.
Segundo estatísticas recentes, a produção nacional de REE corresponde a uma parcela mínima — cerca de 1% da oferta mundial. A falta de verticalização no setor industrial brasileiro, bem como a falta de produção de produtos de alta tecnologia desmotivam a produção de terras raras no Brasil.
⚠ Principais desafios para transformar reservas em produção
- Capacidade de beneficiamento e refino: faltam plantas industriais no Brasil para processar concentrados, extrair óxidos/metais e produzir insumos de alto valor
- Tecnologia e investimento: a separação química de ETR é complexa e exige tecnologia especializada — há carência de investimento público e privado nessa infraestrutura.
- Regulação, licenciamento ambiental e logística: áreas com ETR frequentemente estão em regiões de floresta, cerrado ou áreas sensíveis — exigindo cuidado e investimentos maiores para garantir sustentabilidade.
- Valor agregado vs. exportação de matéria-prima: o risco é que o Brasil atue apenas como exportador de concentrados de baixo valor, sem capturar o valor final da cadeia (ímãs, baterias, motores, etc.).
5. Conclusão
Os Elementos de Terras Raras (ETR/REE) são essenciais para setores tecnológicos e estratégicos — como baterias, ímãs permanentes, energia limpa, indústria militar e eletrônica avançada. O artigo apresenta os principais tipos de depósitos minerais que concentram ETR no mundo, analisando sua gênese, mineralogia, teor e potencial econômico.
Depósitos carbonatíticos são hoje a principal fonte global de LREE, com exemplos . Esses sistemas formam-se por diferenciação magmática e fluidos ricos em CO₂, F e P, acumulando bastnaesita, monazita e fluorcarbonatos. Os depósitos em argilas iônicas representam a maior fonte comercial de HREE, especialmente no sul da China, onde processos supergênicos adsorvem ETR em argilas lateríticas — permitindo extração por lixiviação simples.
Fosforitos marinhos e depósitos associados a apatita/francolita apresentam grande volume global e podem se tornar uma fonte futura relevante, pois rochas fosfáticas comuns podem conter centenas de ppm de REE. Intrusões peralcalinas-agpaíticas destacam-se pelo enriquecimento em HREE, Zr, Nb e Ta — embora a complexidade mineralógica ainda limite seu aproveitamento industrial.
Veios hidrotermais com monazita e apatita, depósitos secundários em placeres, depósitos uraníferos paleoplaceres e skarns também podem hospedar terras raras como produto primário ou secundário. No Brasil, o potencial geológico é elevado — com destaque para Araxá, Catalão, Tapira, Serra Verde, Pitinga e a região Amazônica — porém a produção ainda é limitada e dependente de avanço tecnológico e industrial para separação e refino de ETR.
Em síntese, o domínio das rotas metalúrgicas, além da expansão produtiva fora da Ásia, é determinante para garantir suprimento global. O controle da cadeia produtiva, e não apenas da mineração, será chave para países com grande potencial em reservas — especialmente para o Brasil, que pode evoluir de possuidor de recursos para fornecedor estratégico de Terras Raras.
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