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Apostila com os principais conceitos utilizados na área de planejamento de lavra em mineração.
Tipologia: Notas de aula
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Engenharia “ Arte de aplicar conhecimentos científicos e empíricos à criação de estruturas, dispositivos e processos que se utilizam para converter recursos naturais e m formas adequadas ao atendimento das necessidades humanas.”
5 – Volume e teor da mineralização são determinados “in situ”. Estudos de viabilidade permitem estabelecer qual é o teor diluído bem como o recuperado. Reservas lavráveis somente quando se estimam perdas com lavra e tratamento 6 – Determinação das propriedades físicas na qualificação das reservas , tais como densidade, grau de liberação, grau de moabilidade , mineralogia dos minerais úteis e da ganga, granulometria, etc. E a confiança decorre dos seguintes fatores: a) Bom trabalho de campo suportado por conhecimento científico da geologia dos depósitos minerais; b) Obtenção de dados de campo e exploratório representados em documentos em escala adequada. Localização de contatos e de estruturas ( dobras, falhas e fraturas, etc.). Furos de sonda, poços, galerias devem ser cuidadosamente representados em mapas e seções; c) A malha de sondagem deve garantir a representatividade da amostragem e os programas devem ter suporte científico; d) A aplicação da metodologia computacional colabora bastante mas não garante a fidedignidade da estimativa de reservas. Podemos caracterizar os depósitos conforme o seu tamanho e estrutura e para isto podemos apresentar os seguintes grupos abaixo: Grupo 1 - Grandes depósitos com estrutura simples e estrutura constante e distribuição uniforme da substância útil; Ex.: carvão, calcário, depósito de ferro, manganês. Grupo 2 - Depósito de estrutura complicada, espessura variada e distribuição não uniforme do constituinte útil; Ex.: ferro, manganês, bauxita, níquel. Grupo 3 - Depósito de tamanho variável, estrutura complicada, espessura, muito variável e distribuição irregular. Ex.: cromita, bauxita, cobre, estanho, metais raros. Grupo 4 - Depósito de tamanho pequeno, com morfologia, não constante, mineralização descontínua, estrutura complicada, como por exemplo ouro e metais raros. Modelagem Geológica Modelos geológicos de depósitos minerais têm dois componentes, um empírico, baseado em dados observacionais ( morfologia, contato, espessura, mineralogia, teores) outro conceitual que é a interpretação dos dados no contexto de uma teoria genética. Obtidos os dados sobre o depósito que será classificado em termos de recursos ( pois não estão em julgamento valores relacionados à viabilidade econômica) o modelo dependerá do julgamento, experiência e conhecimento do geólogo, que definirá o limite entre a faixa mineralizada com sua encaixante estéril ou outros fatores como por exemplo teor de corte. Após definidos os limites tem-se a morfologia do depósito. Os substantivos recursos e reservas, em mineração, tem sentido restrito.
Recursos minerais são concentrações de bens minerais disponíveis na crosta terrestre; Reservas minerais são parte dos recursos para os quais se demonstram viabilidade técnica e econômica. As informações mais importantes decorrentes da pesquisa mineral são as definições de recursos minerais: inferido, indicado e medido ( Reserva: provável e provada) Esta informações são mais precisas quanto maior for o conhecimento geológico. No Brasil tem-se no Regulamento de Código de Mineração ( 1968 – Decreto 62.934) as seguintes definições de reservas: Reserva é parte dos recursos, com especificações de teor, qualidade, espessura e profundidade para se lavrar, podendo assumir como legalizado e preparado para produção em tempo determinado. O termo legal não significa que todo processo legal esteja solucionado ou que todas as pendências tenham sido completamente resolvidas. De qualquer maneira para que a reserva exista deve-se eliminar qualquer incerteza significante concernente aos resultados que permitam a sua legalização. Reserva Medida : a tonelagem de minério computado pelas dimensões reveladas em afloramentos, trincheiras, galerias, trabalhos subterrâneos e sondagens, na qual o teor é determinado pelos resultados de amostragem pormenorizada, devendo os pontos de inspeção, amostragem e medida estar, tão proximamente espacejados e o caráter geológico tão bem definido, que as dimensões, a forma e o teor da substância mineral possam ser perfeitamente estabelecidos, os quais não devem apresentar variação superior ou inferior, a 20% da quantidade verdadeira. Reserva Indicada : A tonelagem e o teor de minério computados parcialmente através de medidas e amostras específicas ou de dados de produção e parcialmente por extrapolação, até distância razoável com base em evidências geológicas. Reserva Inferida : Estimativa feita com base no conhecimento dos caracteres geológicos do depósito mineral, havendo pouco ou nenhum trabalho de pesquisa. Os recursos minerais do país são formados pelas “massas” individualizadas de substâncias minerais ou fósseis encontradas na superfície ou no interior da crosta terrestre, conforme regulamento do código da mineração. Bases do Código Australiano Um Recurso Mineral é uma concentração ou ocorrência de material de interesse econômico intrínseco no interior ou na superfície da crosta terrestre, com tal forma e quantidade que pode se tornar um prospecto razoável, para eventual extração econômica.
Os conceitos de recursos e reservas não são novos, o sentido de recurso está na sua infância e reserva na sua maturidade. “ Um recurso mineral torna-se uma reserva uma vez demonstrada a sua exequibilidade técnica e econômica, porém apenas recursos medidos e indicados farão parte destas reservas que se converterão, respectivamente em reservas provadas e prováveis.” (Joaquim P. Toledo). As reservas lavráveis relativas ao recursos são: Recursos Reservas Medidos Provadas Indicados Prováveis Inferidos - Potenciais Recursos Potenciais : São aqueles que não atendem aos critérios de classificação como medidos, indicados ou inferidos, porém existe uma razoável probabilidade de seu aproveitamento. Atualmente esse assunto está sendo amplamente discutido, tendo sido apresentado no último congresso de mina a céu aberto um trabalho do Grossi e Jorge Valente que suscitam a revisão do código Brasileiro para este assunto de cálculo de reservas. A metodologia de classificação de recursos / reservas busca similaridade com os conceitos do código Australiano afim de emitir / negociar ações nas Bolsas de Valores Internacionais. 3 – ETAPAS DO PLANEJAMENTO MINEIRO Os processos envolvidos na recuperação dos bens minerais estão divididos em fases denominadas Prospecção, pesquisa, desenvolvimento e lavra e podem ser evidenciados conforme os fatores citados por (Soderberg e Roush – 1968, Atkinson – 1983): 1 - Características naturais e geológicas do corpo mineral, tipo do minério, distribuição espacial, topografia, hidrogeologia, características ambientais de sua localização e características metalúrgicas, etc. 2 - Fatores econômicos: custos operacionais e de investimento, razão de produção, condições de mercado, etc. 3 - Legais: regulamentação local, regional e nacional, política de incentivo à mineração, etc. 4 - Fatores tecnológicos: equipamentos, ângulos de talude, altura de bancada, inclinação de rampas, etc.
A conexão destes fatores evidenciam a complexidade das operações envolvidas na recuperação mineral, e por conseqüência a importância do planejamento de tais operações. Para melhor compreendermos buscarmos uma definição simples do que se entende por: Mina : conjunto de operações que resulta em uma exploração economicamente viável; Lavra : ocorrência mineral em lavra. Minério : agregado natural composto de um ou mais minerais que pode lavrado, processado para fins lucrativos. Estéril : agregado natural composto de um ou mais minérios que deve ser lavrado para liberar minério, desprovido de valor econômico. Planejamento Mineiro: A figura abaixo ( segundo Hustrolid) representa a habilidade de influência nos custos de cada fase do empreendimento de mineração: “ A fase de planejamento oferece as melhores oportunidades de minimizar o capital de investimento e os custos operacionais do projeto final e de maximizar a operacionalidade e a lucratividade do empreendimento. É preciso estar atento, pois o contrário também é uma verdade, nenhuma outra fase do projeto é tão propícia a um desastre técnico ou financeiro como a fase do planejamento." (Lee) No estudo conceitual, existe uma oportunidade relativa ,limitada, da influência dos custos do projeto. A medida que as decisões, corretas e incorretas são tomadas durante o planejamento, as oportunidades de influenciar os custos do empreendimento diminuem. FASES^ PLANEJAMENTO^ IMPLEMENTAÇÃO^ PRODUÇÃO Estágios Estudo Conceitual Estudo Preliminar Estudo De Viabilidade Projeto e Construção Comissiona- mento “Start Up” (^) Operação DECISÃO DE INVESTIMENTO Não se consegue mais modificar os custos Descomis- sionamento
Um estudo detalhado dos estágios na vida de uma mina começa com pesquisa e avaliação, que são precursoras da lavra. A lavra por sua vez inclui desenvolvimento e exploração. O estudo de lavra de minas, leva em conta entre outros, os conhecimentos de geologia. Um depósito mineral é uma anomalia geológica,; um depósito de minério existe graça s à uma série de ocorrências na natureza. Nem toda área prospectada passa pelas demais fases da mineração. Há um exemplo no norte do Canadá, onde de 1000 áreas prospectadas só uma resultou em mina. Também por isso, a atividade de mineração é de alto risco econômico, fazendo com que muitas empresas procurem adquirir jazidas por compra ou associação com outras empresas, ao invés de realizar a pesquisa em áreas desconhecidas. Prospecção Prospecção é a procura de depósitos de minérios metálicos ou de depósitos de minerais comerciais em geral. É o primeiro estágio, que objetiva a descoberta, no qual começa a vida de uma mina. Prospecção e avaliação juntas constituem o meio de encontrar e definir o valor de um depósito mineral. Mais especificamente, entretanto, a prospecção tem como objetivo a locação de uma anomalia geológica com características de um depósito mineral. Prospecções em grandes áreas são normalmente feitas geralmente com o apoio f inanceiro do governo. Necessidades do mercado Demanda por um produto mineral T E C N O L O G I A A V A N Ç A D A Exploração Descobertas Diretrizes Ocorrência de depósito mineral Venda de Produtos
Demanda de Produção Mineral
Desenvolvimento da mina e facilidades Mina e processos
A decisão de se fazer prospecção e / ou avaliação depende de:
Furos Áreas de influencia (m) Alturas ou espessuras do minério (m) Volumes (m^3 ) Teores (%) Massa (t) F- 1 S 1 h 1 V 1 =S 1 h 1 t 1 V 1 x d F- 2 S 2 h 2 V 2 =S 2 h 2 t 2 V 2 x d F- 3 S 3 h 3 V 3 =S 3 h 3 t 3 V 3 x d
...... ...... Fn Sn hn Vn=Snhn tn Vn x d O teor médio (% de ferro ) = . tm = t 1 x m 1 + t 2 x m 2 + .... + tn x mn mt A difusão do uso de computador na mineração tem feito com que este método das figuras geométricas esteja sendo substituído por outros mais precisos conforme veremos a seguir. Método Das Distâncias Pesadas A estatística analisa e tira conclusões sobre valores de variáveis aleatórias. Dizemos que uma variável é aleatória quando seus diversos valores não interferem entre si. Como por exemplo , num estudo da estatura dos alunos e uma sala de aula, a estatura é variável e aleatória. Imaginemos agora que vamos fazer um estudo sobre as estaturas de um grupo de irmãos, e sobre os teores de ferro de amostras situadas num raio de 500 metros dentro de mina da Vale. Tanto a estatura de um irmão pode sofrer a influência da estatura do outro, por questões genéticas, quanto os teores de ferro são influentes entre si. Portanto, dentro de uma pequena região, os teores não são independentes e aleatórios, o que nos leva a dizer que a variável teor é regionalizada. Para se determinar o teor tp de um furo P, num determinado nível, adota-se uma distância d. Todos os pontos contidos nessa área de influência serão considerados no cálculo do teor tp. Atribui-se pesos aos teores dos pontos t 1 , t 2 , t 3 , tn, de forma que quanto maior for a distância do furo ao ponto P , menor será a sua influência:
t 1 1 t 2 1 tn 1 d 1 d 2 dn Tp = 1 1 1 d 1 d 2 dn 6 - CONCEITOS E FERRAMENTAS DA GEOESTATÍSTICA Geoestatística : possibilidade de calcular as distâncias de influência e avaliar os erros de estimação no cálculo de uma reserva. Variograma : Função que relaciona o teor de um ponto com o teor das amostras vizinhas. dn d 1 1 1 1 d 2 d 1 t 1 t 2 tn
Área de Influência ... x x x +
Parametrização : Curvas que permitem quantificar a reserva geológica/lavrável em função do corte. Enquanto a estatística trabalha com variáveis aleatórias, a geoestatística o faz com variáveis regionalizadas. Além disso, através geoestatística, é possível calcular as distâncias de influência e avaliar os erros de estimação no cálculo de uma reserva. A função que relaciona o teor de um ponto com teor de amostras vizinhas chama - se variograma , fornecendo a distância de influência além de outras informações. Dentro da geoestatistica , um método chamado krigagem é o meio mais avançado de estimação, e se refere ao modo de ponderar as diversas amostras disponíveis atribuindo "pesos" maiores à amostras mais próximas e "pesos" menores a amostras mais distantes. Neste caso a jazida precisa ser dividida em blocos imaginários, chamados blocos tecnológicos, cujas características são determinadas a partir de pelo menos um dos métodos de avaliação já citados. As dimensões dos blocos tecnológicos variam de cerca de 10 metros de altura e até cerca de 50 metros horizontalmente. Normalmente os blocos de lavra são do mesmo tamanho ou são sub-divisões do bloco tecnológico. Um bloco de 15 metros de altura que se lavra a céu aberto, coincide com a altura da bancada, tendo por comprimento e largura, 25 x 25 metros, possui o volume de 9.375 m^3. Curvas de Parametrização da Mina 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 0 20000 40000 60000 80000 100000 Movimentação Total (kt) Minério (kt) 45, 47, 49, 51, 53, 55, 57, 59, 61, 63, 65, Metal Teor
(Eng Antônio Carlos Girodo/ Antônio Claret A. Campos) “Projetar ou planejar significa antever o futuro e isto deve ser feito nos estudos de mineração, com o grau de precisão necessário. Aos estudos de avaliação de reservas e com base nestes, seguem os projetos de mineração a nível básico (conceitual) e detalhado. Para minas a céu aberto (cavas convencionais), o interesse imediato se reporta à definição do corte ótimo, através da parametrização.. A maioria dos procedimentos capazes de gerar a cava final otimizada produz também o plano seqüencial de lavra a curto, médio e longo prazo. Não se pode falar em Geoestatística sem levar em conta os conceitos básicos de Geologia e Pesquisa de Depósitos Minerais, bem como, sem contar com o apoio nos fundamentos de Cálculo e Estatística. Estes últimos costumam perturbar o estudante neófito nos problemas de Engenharia Mineral ou mesmo o engenheiro ou o geólogo, práticos, que não tiveram por muitos anos oportunidade de usar Cálculo ou Estatística nos problemas do dia - a-dia. Pelo termo Geoestatística, entende-se as teorias matemáticas das funções aleatórias e processos estocásticos devidamente adaptados, na virada dos anos 50/60, por G. Math eron e seus colaboradores, à modelação e à avaliação de jazidas mineiras. O citado autor denominou este formalismo por “Teoria das Variáveis Regionalizadas”, sendo Geoestatística o nome popular ou comercial para a teoria em questão. O campo de aplicação da Geoestatística extrapola os problemas de geologia e mineração, podendo ser utilizada em disciplinas as mais diversas tais como: na Meteorologia, nas avaliações de florestas, na Batimetria, na Cartografia, etc. Gy (1978) utilizou - se dos variogramas (ferramental básico da Geoestatística) para estender sua “Teoria da Amostragem de Materiais a Granel”. Usa-se hoje o formalismo de Geoestatística para caracterização do meio-ambiente, para avaliar efeitos da poluição, etc. Os fenômenos geológicos geram jazidas de formas bastante organizadas. Todo mineiro sabe que, com maior probabilidade encontra-se minério rico perto de minério rico e, alternativamente, minério pobre perto de minério pobre. Jazidas são organizadas segundo diversas estruturas que devem ser convenientemente mapeadas e cartografadas. É pura perda de tempo encetar trabalhos detalhados de Geoestatística com geologia mal conhecida. Costuma-se até dizer que em Geoestatística, Geologia vem antes e Estatística depois. Finalmente dá-se ênfase a ligação da avaliação geoestatística com a Pesquisa Operacional mineira. De posse da jazida avaliada a nível local (bloco a bloco) estabelece - se a cava ótima, os planos seqüenciais de lavra (a longo, médio e curto prazos) e adentrando-se nestes planos com técnicas de estacionarização, obtém-se a diacrônica da produção com características preestabelecidas. A teoria geoestatística ainda possibilita a solução de inúmeros e importantes problemas mineiros de caráter prático além dos teores, proporcionamento de minérios em m isturas na lavra, amostragem e controle da qualidade de materiais em correias transportadoras, homogeneização de minérios em pilhas, etc.
Veios Delgados e Espessos : correspondem a zonas mineralizadas tipicamente longas, sendo menos ou mais espessos. Geralmente considera-se o veio delgado quando sua espessura é inferior a 3 metros e espesso, quando é acima deste valor. Geralmente o mergulho é forte, o corpo é mais ou menos amarrotado e o contacto com as encaixantes ora é brusco ora é gradual. Jazidas de ouro arqueanas ocorrem, maiormente sob a forma de veios delgados. Sulfetos polimetálicos gerados em seqüência vulcanossedimentares no Canadá (Kidd-Creek) e na Finlândia (Vuonos, Phyhasalmi) enquadram-se na classe de veios espessos. Stockworks : muitas vezes a jazida corresponde a uma trama de veios delgados, dobrados em conjunto, ou interseccionando-se mutuamente. Este conjunto recebe o no de “stockwork” e exemplos são a jazida de Bendigo (“saddle reefs” na Austrália), o Amianto de Canabrava em Goiás, etc. Lentes, Bolsões, Buchos, Charutos : compreendem corpos de minério isolados ou repetitivos e eventualmente enriquecidos limitados lateral e verticalmente. Exemplos destes depósitos são jazidas de chumbo, zinco, ou mesmo ferro, a reserva de cobre-ouro do Salobo, na região de Carajás (formada por um conjunto de lentes, retorcidas e justapostas), a jazida de esmeralda de Santa Terezinha de Goiás (bolsões e charutos), etc. Colúvios e Elúvios : depósitos formados pela decomposição de rochas subjacentes v.g. fosfatos e bauxitas na região de Minas Gerais, o ouro laterítico no Grupo Cuiabá - MT, certos depósitos de cassiterita como o de Potosi em Rondônia, etc. Alúvios : depósitos à superfície ou próximos a mesma usualmente pseudotabulares e d e ampla extensão areal, contendo partículas de minerais úteis (ouro, platina, diamante, cassiterita) em detritos (areias, conglomerados). Os diferentes tipos de depósitos minerais naturalmente são pesquisados, cartografados, modelados e avaliados de modos distintos. Por exemplo, corpos maciços, disseminações stockworks são mapeados e modelados tridimensionalmente, enquanto que corpos tabulares e aluviões comportam modelos bidimensionais.” 8 - MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DE JAZIDAS Existem, na prática mineira, vários procedimentos empregados para a avaliação de reservas, amplamente descritos em livros textos de Pesquisa Mineral ( v.g. Peten ( 1978)) que costumam ser subdivididos em três grupos:
Os métodos clássicos (tradicionais ou convencionais), são usados de longa data e baseiam - se em dois princípios ( Popoff, 1966):
