A Metalurgia Do Ouro-Au

PROJETO: Metalurgia do Ouro ESCOPO ESC OPO DO PROJETO Pedro Henrique

Preparado por Rosinete Menezes

Versão

1.0

Data

05/08/2011

Tiago Antunes Antunes

Aprovado por 1. PATROCINADOR

O patrocinador designado para o projeto é o Sr. Marcio Wagner Batista dos Santos, que responde pela D iretoria da Organização. Organização.

2. GERENTE DO PROJETO, RESPONSABILIBIDADES E AUTORIDADE. O Gerente designado para a condução do projeto será o Sr. Pedro Henrique Pereira Silva, e terá como atribuições garantir as propriedades estabelecidas para o minério de Ouro, dentro do padrão de qualidade acordado e das premissas e restrições mapeadas. Sua autoridade é total na esfera do projeto, estando subordinado ao Patrocinador e ao Comitê Executivo estruturado para o projeto.

3. TIME DO PROJETO O responsável pela total elaboração do projeto será o Sr. Pedro Henrique Pereira Silva, que terá o suporte de técnicos técnicos e engenheiros engenheiros da organização. organização.

4. DESCRIÇÃO DO PROJETO O projeto a ser detalhado consiste em determinar o melhor processo de beneficiamento (fragmentação, classificação e concentração), tratamento e refino para o minério que acaba de ser prospectado  – o Ouro  – o qual tem as seguintes características: 

Minério primário primário é nativ nativo o e o secundário secundário é associado com complexos complexos metálicos. metálicos .

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Alto grau de pureza (85% a 95%) na na forma forma nativa.



Tem boa condutivida condutividade de elétrica; elétrica ;



O ouro ouro nativo nativo é de cor amarela, podendo assumir outros outros tons ao formar ligas com outros minerais.

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É um metal denso e dúctil.



É um bom condutor de calor e eletricidade.

5. OBJETIVO DO PROJETO Determinar os processos de extração, cominuição, classificação e concentração, tratamentos e refino para a metalurgia do ouro.

6. FATORES DE SUCESSO DO PROJETO

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Qualidade das informações técnicas sobre a metalurgia do ouro;

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Complexidade dos processos a serem desenvolvidos;

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Efetividade dos processos estabelecidos;

7. PREMISSAS

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Devera ser implantado um processo para fragmentar, classificar e concentrar o minério de ouro;



Os processos de beneficiamento deverão ser estruturados na organização.



Para o projeto, deverão ser designadas pessoas chaves de cada uma das áreas da organização, tais como técnicos e engenheiros de mineração.

13. ORÇAMENTO DO PROJETO

PRINCIPAIS ETAPAS

DATAS

CUSTOS

Planejamento Levantamento das informações técnicas Diagnostico das demandas organizacionais Proposta de soluções Implantação do beneficiamento

21/06/2010 20/07/2010 20/08/2010 20/09/2010 20/10/2010

R$ R$ R$ R$ R$

4 000 000,00 600 000,00 3 000 000,00 1 000 000,00 1 000 000,00

Procedimentos corporativos Treinamentos Aquisição de equipamentos

20/11/2010 R$ 300 000,00 20/12/2010 R$ 600 000,00 28/12/2010 R$ 10 000 000,00 TOTAL R$ 20 500 000,00

8. DETALHAMENTO DO ESCOPO E ESTRATÉGIAS DE EXECUÇÃO O minério prospectado – Ouro  – possui as seguintes características: De acordo com as características do minério de ouro indicamos alguns métodos para o processo de beneficiamento (Vide Imagens):

Mineralogia do Ouro

Símbolo: Au Número atômico: 79 Peso específico 19 dureza de 2,5 a 3. Utilizado em ligas preciosas: (jóias, moedas, eletrônicos, aparelhos de precisão e cosméticos. O ouro ocorre na forma: Nativa; Formando complexos teluretos tais como: Silvanita: (Au,Ag)Te, Crennerita: (Au,Ag)Te, Calaverita: AuTe2, Petzita (Ag,Au)2Te, Muthamannita (Ag,Au)Te, Nagyagita Au,Pb sulfo-telureto. O ouro nativo quando contem bismuto é denominado maldonita (Au2Bi). O Ouro também ocorre associado a Se, Bi e Sb.

Os processos de cominuição  As principais etapas de lavra de ouro de forma subterrânea incluem: abertura de “shafts” ou boca da mina, perfuração, desmonte por explosivos, e transporte até a usina de processamento. O tratamento das rochas portadoras de ouro incluem em geral, britagem, moagem, gravimetria, flotação, classificação e cianetação. 1. Circuitos de britagem: Apresentam peculiaridades em função, principalmente, das características de alta abrasividade e resistência alta à britagem e moagem, dos minério/ auríferos brasileiros.é executada em circuitos multiestagiados que incluem combinações de britadores de mandíbulas ou giratórios em grandes operações, além de britadores cônicos secundários e terciários. Britadores de impacto são largamente empregados, pois apresentam uma combinação favorável de relações de redução e capacidades muito altas. Circuitos configurados com

britadores de impacto apresentam assim alta capacidade e menor número de estágios, se comparados a outros tipos de britadores.

1.1 Britador de mandibulas

2.1 Moinho de bola s

2. Separação/concentração gravítica ou gravimétrica: Método que apresenta bons resultados com baixo custo. O processo se baseia na diferença de densidade existente entre os minerais presentes, utilizando-se de um meio fluido (água ou ar) para efetivar a separação/concentração, os equipamentos tradicionalmente utilizados são os jigues, mesas vibratórias, espirais, cones e “sluices”. O método é adotado na produção de ouro, ilmenita, zirconita, monazita,

cromita, cassiterita etc.

 jingue 3. Separação magnética: A propriedade determinante nesse processo é a suscetibilidade magnética. Baseado nesse fato, os minerais podem ser divididos em 3 grupos, de acordo com o seu comportamento quando submetidos a um campo magnético (natural ou induzido): ferromagnéticos (forte atração), paramagnéticos (média e fraca atração) e diamagnéticos (nenhuma atração). Os processos podem ser desenvolvidos via seca ou via úmida. Os equipamentos mais utilizados são os tambores, correias, rolos, carrosséis e filtros. A separação magnética é adotada na produção de minério de ferro, areias quartzosas, feldspatos, nefelina sienitos, etc. 4. Flotação:  Atualmente, a flotação é o processo dominante no tratamento de quase todos os tipos de minérios, devido à sua grande versatilidade e seletividade. Permite a obtenção de concentrados com elevados teores e expressivas recuperações. É aplicado no beneficiamento de minérios com baixo teor e granulometria fina. O processo se baseia no comportamento físico-químico das superfícies das partículas minerais presentes numa suspensão aquosa. A utilização de reagentes específicos, denominados coletores, depressores e modificadores, permite a recuperação seletiva dos minerais de interesse por adsorção em bolhas de ar. Os equipamentos tradicionalmente adotados se dividem em 2 classes, mecânicos e pneumáticos, dependendo do dispositivo utilizado para efetivar a separação. A flotação é adotada na produção de areias quartzosas de elevada pureza, cloretos, feldspatos, fluorita, fosfatos, magnesita, sulfetos, talco, mica, berilo, etc.

Célula de flotação 5. Classificação: É o processo de separação de partículas por tamanho. A classificação opera, geralmente, junto com as etapas de fragmentação. A classificação de partículas controla os tamanhos que são gerados no processo de fragmentação e tem como objetivos principais: a. Verificar se o tamanho das partículas do minério está dentro das especificações de mercado. Esse é um objetivo da classificação muito utilizado para os minerais de uso direto na indústria, como a brita e a areia para a construção civil; b. Verificar se a granulometria produzida nos equipamentos de fragmentação atingiu o tamanho no qual as partículas dos minerais de interesse (úteis) já se separaram fisicamente dos outros minerais que estão no minério. c. Os equipamentos de classificação mais comuns são:

Peneira vibratória

Classificador espiral

Os minérios do tipo paleopeaceres associados a sulfetos(Mina de Jacobina) são processados através de britagem primária, secundária e terciária. A seguir sofre moagem e através de bombeamento, o minério é classificado por hidrociclones, cujo underflow é reconduzido aos moinhos compondo a carga circulante e o overflow é encaminhado para o espessador. A polpa proveniente do espessador alimenta o circuito de lixiviação, composto por sete tanques agitados mecanicamente; a polpa formada passa por pachucas (tanques) agitadas por meio de aeração. Após ser lixiviada, a polpa passa por tanques mecanicamente agitados e instalados em série. O último tanque descarrega a polpa em uma peneira linear cujo passante é transferido para uma caixa e bombeado para a barragem de rejeito. A mistura polpa/carvão (CIP) é transferida para uma peneira vibratória para separação da carvão da polpa. Após ter sido totalmente tratado, transfere-se o carvão para a coluna de eluição. A coluna de eluição contem o carvão rico em ouro e uma solução alcalina composta de água, hidróxido de sódio e cianeto de sódio. A solução eluída é encaminhada para o tanque de estocagem e posteriormente enviada para eletrólise.

O processo de cianetação O processo de cianetação consiste na adição de cianeto, sob a forma de solvente liquido, em uma solução contendo minério de ouro advindo dos processos de cominuição, classificação e tratamento pré-oxidativo. O uso de cianeto baseia-se na capacidade do mesmo em formar complexos com o ouro, principalmente o dicianoaurato “Au (CN) -2”, resultado da seguinte equação global:

Na cianetação usa-se sais de cianeto, tais como NaCN, KCN e Ca(CN)2. No entanto, o íon cianeto liberado através da dissolução do sal, hidrolisa-se e forma o ácido cianídrico (HCN), de acordo com a equação abaixo:

O ácido cianídrico apresenta uma elevada pressão de vapor, fato que favorece a formação do gás cianídrico  –HCN-, o que implica em perdas de reagentes e exposição do meio a um gás muito toxico. Sendo assim, a cianetação deverá ocorrer em condições que minimizem o “aparecimento” desse gás (geralmente um Ph em torno de 10,5).

Tratando-se da extração do ouro, é importante destacar que o referido metal é um componente percentualmente menor se comparado com os demais constituintes do minério. Estão presentes poucas gramas de ouro em cada tonelada de minério tratada e, ainda que as condições termodinâmicas sejam favoráveis a cianetação do ouro, outros metais também são lixiviados (Ag, Hg e Cu são bons exemplos). Os sulfetos são comuns em minérios de ouro, e durante a cianetação se decompõe e formam dois tipos de contaminantes: Os cátions metálicos, e compostos contendo enxofre. Alguns dos compostos citados anteriormente podem ocorrer em teor superior ao do ouro (% v.s. g/t), provocando um grande consumo do agente lixiviante (cianeto). A pirita (FeS2) é o mais comum e a pirrotita (Fe1-xS) é um dos mais reativos.  A formação de cianocomplexos de ferro, principalmente Fe(CN)4-6 e Fe(CN)3-6, também acarreta um consumo elevado de lixiviante, em uma proporção de 6CN/1Fe. Os sulfetos de cobre são relativamente frequentes nos minérios de ouro. O principal complexo de cobre formado nas condições normais de cianetação é o Cu (CN)2-3 a uma razão de 3CN/1Cu, caracterizando um alto consumo de cianeto causado por pequenos teores de cobre solúvel no minério. O Cu passa por todos os estágios de tratamento do ouro, podendo estar até mesmo no “bullion”, havendo assim a possiblidade de se lixiviar os referidos sulfetos com cianeto. O processo de cianetação envolve muitas “variáveis”, tais como a concentração de

oxigênio, de cianeto, de outros metais, a temperatura e o Ph.

Vale destacar que: Valores altos de Ph –acima de 9.2- devem ser mantidos durante o processo, para se evitar o “surgimento” do gás cianídrico. Em geral usa -se um valor de Ph entre 10,5 e 12; A velocidade da cianetação aumenta gradualmente conforme a temperatura se eleva, no entanto, valores superiores a 85ºc diminuem a solubilidade do oxigênio, decompõe o cianeto e eleva a reatividade química dos minerais de ganga –Fe, Cu, As, S, Sb, Zn, Hg

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Levando-se em consideração que 50% dos custos operacionais da metalurgia do ouro são gastos nos processos anteriores a lixiviação -cominuição, classificação, concentração, etc.- o que torna a perda da extração nessa etapa (cianetação) um grande prejuízo, já que os gastos não são revertidos em resultados de produção (lucro). Para minérios não refratários de ouro, o cuidado com a eficiência é ainda mais necessária. Visando-se a separação do ouro em relação ao ci aneto, os cianocomplexos são submetidos a diversos tratamentos, sendo o processo com carvão ativado um dos mais eficientes. Carvão ativado  –C. A.- é uma denominação dada a uma grande quantidade de materiais carbonosos amorfos com elevada superfície específica -1200 m2/gresultante da grande quantidade de poros na estrutura. A matéria-prima empregada na fabricação do carvão ativado influencia na aplicação final do mesmo. Em geral o Carvão ativado utilizado na metalurgia do ouro efeito á base de casca de coco. Industrialmente o uso de carvão ativado é baseado em três etapas, são elas: Carregamento: Adsorção dos cianocomplexos -Au(CN)-2- nos poros do carvão ativado; 2. Eluição: Dessorção do metal precioso, originando um licor concentrado; 3. Produção: Extrai-se o metal do licor através de eletrolise ou cementação com zinco. 1.

 A adsorção do ouro pelo carvão ativado consiste na captação das partículas de ouro pelos poros do C.A. e é afetada por diversos fatores, tais como: A eficiência de mistura da polpa, já que a adsorção é alterada pela velocidade da das pás de mistura; A densidade da polpa, pois o aumento na porcentagem dos sólidos contidos no licor diminui a adsorção do ouro; 

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A temperatura, pois a reação é exotérmica; A concentração de ouro, já que quanto maior a concentração de ouro na polpa proveniente da cianetação, maior será a capacidade de adsorção; O oxigênio dissolvido, pois o aumento na concentração de O2 na polpa implica em um aumento de CN oxidado, fato que diminui a quantidade de cianeto livre, melhorando a adsorção do ouro.

 As polpas provenientes da cianetação contem, além do ouro, complexos de outros metais – Ag, Hg, Cu, Ni, Fe, Zn- que também são adsorvidos, em menor proporção, no carvão ativado. Alguns destes constituem importantes subprodutos do ouro, como é o caso da prata e do cobre, enquanto outros são considerados impurezas. A sequencia de preferencia de adsorção dos complexos usualmente encontrados é:

Dentre os vários métodos de utilização do C.A., utilizaremos o C.I.P. (“Carbon in pulp” =

Carvão em polpa). No C.I.P. o licor proveniente do circuito de lixiviação flui por gravidade para tanques com agitação mecânica, no qual é contactada em contracorrente com carvão ativado. No 1º estagio o C.A. com maior carregamento entra em contato com a polpa mais rica em ouro, já no ultimo estágio o C.A. menos carregado entra em contato com o licor menos concentrado. No transbordo de cada tanque há uma peneira para reter as partículas de carvão, permitindo apenas a passagem da polpa mais fina. Essa operação é de grande importância, pois o manuseio e transporte incorreto do carvão entre os estágios, com consequente geração de finos, constitui o principal meio de perda de ouro no circuito de adsorção.

O carvão retirado dos estágios de adsorção é lavado e então alimenta a coluna de dessorção. Começa então a eluição, técnica baseada na transferência de massa de um composto solúvel em ouro, promovida por um gradiente de concentração e altas temperaturas, que pode ocorrer através dos seguintes processos: Zadra atmosférico; Zadra sob pressão; Precondicionamento com cianeto e eluição com agua deionizada (AARL); Zadra com uso de solventes; Processo Micron Reasearch.     

Mas vamos “avaliar” apenas os três primeiros.

1.

No processo zadra atmosférico a eluição é feita através do fluxo ascendente de uma solução de 0,1-0,2% de NaCN /1% de NaOH, aquecida a 85ºC-95ºC em uma coluna de aço carbono, tudo sob pressão atmosférica. A solução resultante  – o eluato- alimenta a etapa de recuperação do ouro. Esse processo dura de 24 a 72 horas, dependendo do carregamento de carvão. 2. No método zadra sob pressão a eluição é feita com uma solução de 0,1% de NaCN e 1% de NaOH, na faixa de 120ºC-140ºC e de 3 a 5 atm. de pressão. Com

isso o tempo é reduzido para 8 a 14 horas, no entanto os gastos são bem maiores. 3. No processo AARL o carvão é acondicionado com 0,5 bv de uma solução contendo 1% de NaCN e 5% de NaOH durante 30 minutos, seguido de eluição com 5 bv de agua deionizada a 110ºC e uma faixa de 1,7 a 2 atm. de pressão. O tempo médio do processo é de 8 a 14 horas.  A reativação térmica do carvão deva ser feita periodicamente para restaurar as propriedades adsortivas do carvão ativado. Essa reativação é necessária devido ao fato de que impurezas  –tais como matéria orgânica, silicatos ou carbonatos- se acumularem nos poros do carvão e não serem removidos durante a eluição, diminuindo a sua capacidade de adsorção.  A imagem a seguir resume boa parte da metalurgia do ouro:

O processo de eletro recuperação do ouro já é conhecido desde o século XIX. Entretanto, o uso de células inadequadas para o tratamento de soluções diluídas provenientes da lixiviação, aliado ao sucesso do processo Merril-crowe, de precipitação do ouro com pó de zinco, retardou a ampla utilização do processo eletrolítico para a recuperação do ouro contida nas soluções oriundas da lixiviação. Foi somente na década de 50, quando Zadra desenvolveu uma célula eletrolítica, adequada ao tratamento de soluções diluídas que juntamente com advento da tecnologia de tratamentos dos licores provenientes da lixiviação por absorção/desorção em carvão ativado, produzindo soluções com cerca de 50 a 2000 ppm de ouro, que o processo de eletrorecuperação do ouro a partir de soluções provenientes da eluicão do carvão ativado se fundiu. Hoje esse processo é amplamente utilizado preferido em relação aos demais processos as usinas em geral operam com pelo menos duas células eletrolíticas em serie para garantir uma recuperação elevada do ouro.

Princípios da eletro recuperação Numa célula eletrolítica, para que uma determinada reação eletroquímica em meio aquoso possa ocorrer, é necessário que a diferença de potencial a plicada entre o anodo e o catodo exceda o valor do potencial reversível das reações catódicas e anódica sejam suficientes para vencer a queda ôhmica, devido à resistividade do material. Refino do ouro Os processos do refino do ouro geralmente plicados em escalas industriais são: Processo de cloretação Miller Processo Whlwill O refino do ouro por cloretação foi originalmente desenvolvido por Francis B. Miller na casa da moeda em Sidney, Austrália e por ele patenteado em junho de 1867. O processo de cloretação Miller consiste basicamente em borbulhar gás cloro através do ouro fundido, convertendo as impurezas metálicas em, geralmente prata metais de base (cobre, ferro, zinco e chumbo) em seus respectivos cloretos que sendo mais leves flutuam na superfície do ouro fundido, de onde são faci lmente tirados. Embora seja possível refinar-se o ouro de qualquer liga natural ou artificial, com exceção de ligas de ouro com apreciáveis quantidades de metais do grupo da platina, o processo de cloretação é usualmente empregado no refino do bullion de ouro - ouro semi-refinado produzido nas fundições das minerações. O processo de cloretação Miller pode ser usado para produzir ouro de pureza igual ou mesmo superior a 99,99%. Todavia a baixa atividade dos traços remanescente das impurezas cobre e prata principalmente, quando o processo de cloretação chega próximo ao fim, resulta em uma proporção sempre crescente da reação cloro com o ouro. O cloreto de ouro sendo volátil pode acarretar perdas de ouro e, consequentemente requer aparelhagem sofisticadas, para a sua recuperação. Isso torna o processo oneroso. Daí o processo cloretação Miller ser geralmente recomendado para a obtenção do ouro monetário. Resumidamente o processo consta de: Fusão do ouro com adição de fundentes Injeção controlada de gás cloro Remoção das impurezas em forma de cloretos Verificação do final do refino  

   

A extração do ouro e o meio ambiente  A lavra de ouro ocorre com elevados índices de remoção ou produção de estéril. Os estéreis da mineração geram resíduos provenientes da exploração mineral, medidos em toneladas de estéril por tonelada de ROM ( run of mine ). Há atualmente inúmeras iniciativas de aproveitamento de rejeitos de mineração, como finos e outros, que devem se multiplicar, tanto por razões econômicas (retorno sobre investimentos em valorização) quanto por razões ambientais (minimização de resíduos). É um campo promissor de pesquisa que pode ser associado aos estudos sobre ecologia industrial, ou seja, o estudo dos fluxos de matéria e energia em processos industriais. Os processos de flotação e de lixiviação de pilhas consomem menos de 0,5m³ de água por tonelada de minério tratado (informação obtido em empresa de mineração). A água é usada freqüentemente molhando as estradas e as pilhas de minérios. O risco de degradação ambiental nas drenagens é baixo , podendo haver assoreamento pela deposição de sólidos. Os projetos de mineração de ouro procuram reciclar a água a partir de barragens, sendo que o custo de construção das mesmas pode representar até 30% do investimento total do projeto de mineração.  A utilização de técnicas de beneficiamento pode contribuir, se mal utilizadas, para uma poluição do ar, solo e rios. São exemplos: • Amalgamação de ouro com mercúrio; • Efluentes dos processos de flotação lançados em rios contendo re agentes químicos

como: amônia, sulfetos e metais pesados, entre outros; • Alto teor de partículas finas lançadas no ar nos processos de britagem e moagem a

seco.

Mina em Paracatu-Mg

Lago da MRP ,Paracatu-Mg

Aspectos Econômicos O Brasil, possui cerca de 15 minas em atividade com produção superior a 100 kg/ano, sendo que duas delas  –  Morro do Ouro (Rio Paracatu Mineração) e Cuiabá (Anglogold Ashanti), atingiram em 2009, individualmente, uma produção superior a 10 toneladas/ano. Além dessa mina, pode-se destacar as minas, Fazenda Brasileiro - BA , Serra Grande  –  GO Jacobina  –  BA, Chapada  –  GO e São Francisco  – MT todas com produção superior a 3 toneladas/ano  A economia brasileira sempre teve uma relação estreita com a extração mineral. Desde os tempos de colônia, o Brasil transformou a mineração - também responsável por parte da ocupação territorial - em um dos setores básicos da economia nacional.  Atualmente, é responsável por três a cinco por cento do PIB (Produto Interno Bruto).

Em 2007 as importações brasileiras de ouro foram de U$ 810 mil. As transações comerciais neste ano registrou um saldo positivo de U$ 794,8 milhões. Em 2006 o saldo

positivo

foi

de

U$

662,7

milhões

e

em

2005,

U$

459,2

milhões.

 As exportações brasileiras de ouro em 2007 atingiram U$ 795,7 milhões equivalentes a 36t. manufaturados representam 99,4%. exportações foram os Estados Unidos(93,0%) e o Reino Unido (6,0%). As exportações de jóias atingiram em 2007, U$ 1,333 bilhão; em 2006 foi de U$ 1,162 bilhão.

Reservas  As reservas mundiais de ouro são de cerca de 90 500 toneladas por ano, donde o Brasil detém cerca de 1,9 % (ou 1720 toneladas por ano, 10ª maior reserva). A produção ao redor do globo vale cerca de 2 500 toneladas por ano, e o Brasil contribui com cerca de 1,6% (ou 40 toneladas por ano, 14º maior produtor).

De acordo com as perspectivas de produção e consumo atuais, todo o Ouro existente na Terra deve durar até 2042, ou seja, pelos próximos 32 anos. Em 1995, a CVRD anunciou a descoberta de 150 toneladas de novas reservas de ouro em Serra Leste, no Estado do Pará, onde planeja implantar uma nova mina com capacidade para produção de 10 t/ano, com estimativa de investimentos da ordem de US$ 250 milhões. Em 1996, seguindo a tendência de crescimento do ano anterior, verificou-se um incremento nas reservas brasileiras de ouro, fato decorrente da apropriação de valores correspondentes à reavaliação de reservas de jazidas que já se encontravam em processo de lavra, e de novas áreas cujos relatórios de pesquisa foram aprovados na ocasião. Sob tais condições, Minas Gerais ocupa a primeira posição, seguida pelo Pará, Mato Grosso, Goiás, Bahia e demais Estados.

APROVAÇÃO Este documento é considerado homologado e aprovado pela Organização através do reconhecimento do mesmo pelos seus participantes, os quais assinam o item ACEITE DE HOMOLOGAÇÃO.