O beneficiamento e a concentração do minério de columbita-tantalita, conhecido como coltan, que compreende os minerais columbita [(Fe,Mn)Nb₂O₆] e tantalita [(Fe,Mn)Ta₂O₆], são processos cruciais para extrair nióbio (Nb) e tântalo (Ta), elementos estratégicos usados em indústrias como eletrônica, aeroespacial e nuclear.
O coltan é extraído por lavra a céu aberto ou subterrânea em depósitos primários, como pegmatitos, ou por dragagem em depósitos aluvionares.
Após a lavra, o minério bruto passa por cominuição (britagem e moagem) para reduzir o tamanho das partículas e liberar os grãos de columbita e tantalita, que têm alta densidade (~5,2-8,0 g/cm³, variando com o teor de tântalo), dos minerais de, como: quartzo, feldspato, mica ou cassiterita.
A concentração do coltan explora suas propriedades físicas, como alta densidade, magnetismo moderado e baixa condutividade elétrica.
- Separação Gravimétrica: A alta densidade da columbita-tantalita permite sua separação de minerais mais leves, como quartzo, usando jigues, espirais, mesas vibratórias ou concentradores centrífugos.
- Separação Magnética: A columbita e a tantalita têm propriedades magnéticas moderadas, enquanto minerais associados, como magnetita ou ilmenita, são mais magnéticos.
Separadores magnéticos de baixa e alta intensidade removem esses minerais, concentrando o coltan. A tantalita é menos magnética que a columbita, permitindo separação parcial entre os dois.
O concentrado de coltan contém teores variados de Nb₂O₅ (30-60%) e Ta₂O₅ (20-40%), dependendo do depósito. Os produtos finais incluem:
- Óxidos de Nióbio e Tântalo: Usados em ligas de aço de alta resistência (nióbio) ou capacitores eletrônicos (tântalo).
- Metais Puros: Nióbio para superligas em turbinas de aviação; tântalo para implantes médicos e eletrônicos.
- Ferro-nióbio: Principal produto brasileiro, com cerca de 65% de Nb, usado em siderurgia.
Os produtos do coltan são essenciais para:
- Nióbio: Ligas de aço de alta resistência para gasodutos, pontes e automóveis; superligas para turbinas aeroespaciais.
- Tântalo: Capacitores para smartphones, computadores e equipamentos médicos; implantes cirúrgicos devido à biocompatibilidade.
- Indústria Nuclear: Nióbio e tântalo em reatores e equipamentos resistentes à corrosão.