O detalhamento das etapas da metodologia foi o seguinte: a) O levantamento e revisão da bibliografia existente;
b) A coleta, tratamento e análise de dados e informações em documentos internos da empresa.
Como informações básicas para início dos estudos foram levantadas:
I. Informações do modelamento geológico das minas do complexo de Água Limpa, obtidos junto à gerência de geologia de longo prazo;
II. Informações de parâmetros e resultados obtidos nos sequenciamentos anuais de lavra e na determinação de cava final das minas, obtidos junto à gerência de planejamento de longo prazo;
III. Estudos ambientais que embasaram o licenciamento proposto pela Gerência de Meio Ambiente no Delphi (2009) serviram de base para elaboração de novas propostas de pilhas de estéril com menor impacto ambiental.
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Seleção de um método de classificação de pilhas de estéril
Segundo Bohnet (1985), a seleção do local para a construção de uma pilha de estéril envolve algumas considerações de ordem econômica, técnica e ambiental. Esses fatores devem ser primeiramente analisados em separado, e em seguida avaliados em conjunto, a fim de se determinar um local onde os objetivos econômicos e técnicos sejam maximizados e os impactos ambientais minimizados. Por outro lado, esses fatores são inter-relacionados, a importância de um depende fundamentalmente do nível de estudo adotado na avaliação dos demais.
De acordo com o Aragão (2008), algumas questões chaves de pilhas de estéril aparecem ainda na fase da concepção do projeto: qual o nível de esforço, ou seja, de cuidado a ser aplicado? Quais recursos devem ser dedicados na etapa de investigação e projeto? Essas questões devem ser respondidas por quem idealiza os projetos. Diante disso, o método de classificação de pilhas se apresenta como um método simples para avaliação dos níveis apropriados de esforços para projeto, construção e operação de pilhas de estéril. Avaliações da estabilidade e classes também produzem um método simples e racional para comparação e valorização de alternativas locacionais das pilhas. As possíveis condicionantes de projeto, o nível apropriado de restrições operacionais e os monitoramentos requeridos podem também ser correlacionados pela avaliação de classe da estabilidade da pilha, ou seja, quanto maior o grau de classe de estabilidade, maiores serão as preocupações com o projeto, implantação, operação, monitoramento e fechamento dessas pilhas.
O método selecionado foi aplicado como ferramenta de tomada de decisão, já que, ao recomendar níveis de esforços para investigação, projeto, e condições apropriadas de construção para cada classe de estabilidade da pilha, também estabelece possíveis níveis de restrições operacionais e de monitoramento. Entende-se que pilhas de estéril classificadas com um baixo potencial (isto é classe I) requerem relativamente poucos esforços em termos de investigação e projeto, e operação. Porém pilhas com um alto potencial (classe IV) que podem exigir investigações detalhadas e projeto mais
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cuidadoso, sugerindo pesquisa de alternativas de projeto. Assim, quanto maior for a classe, maior será o grau de esforços necessários em todas as fases da pilha.
De forma simplificada, foi utilizado parte do método sugerido por Aragão (2008) e buscou-se uma relação entre a classificação de pilhas de estéril e nível de esforço a ser empregado com os estudos, implantação, operação e pós-fechamento e dessa forma o método foi utilizado como ferramenta de tomada de decisão, (Tabela, 15).
Tabela 15: Resumo dos fatores chave que afetam a estabilidade de pilhas de estéril
Pilha de Estéril
Fatores-Chave que afetam a estabilidade
Valor Faixa de Condições ou Descrições
Pontuação Altura da Pilha
Volume da Pilha por Banco Inclinação do Talude Inclinação do talude de fundação
Grau de confinamento Tipo de fundação Qualidade do material da pilha
Método de construção Condições piezométricas e climáticas
Sismicidade
Faixa de pontuação da Pilha Classificação da Estabilidade da Pilha
Os fatores selecionados por Aragão (2008) foram resumidos e serão apresentados em versão modificada no capítulo 4 quando serão aplicadas para a seleção de alternativas..
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Definição de classe de materiais
Depois de selecionado o método de classificação das pilhas de estéril, foram definidas as classes de manejo dos materiais , quantificação dos materiais por cava, quantificação dos materiais por setor das cavas, critério de seleção de áreas para priorização de lavra por setor
Os materiais foram então divididos em duas classes em função da sua compacidade e consequente dificuldade de manejo. Materiais friáveis ou alterados são considerados para este estudo de fácil manejo e, portanto, prioritários para a lavra. Contrariamente a esta facilidade os materiais compactos possuem uma maior dificuldade de lavra e disposição em pilhas e consequentemente, apresentam uma restrição operacional de manejo.
Seguindo esse critério os materiais foram divididos em duas classes em função da sua compacidade e, consequente, dificuldade de manejo. As informações utilizadas para a definição dos tipos de minérios e estéreis foram citadas por Fonseca (2011), que define seis tipos de formação ferrífera, sendo três tipos de minério friável e três tipos de minérios compactos, já os estéreis foram divididos em dois grupos em função da sua alteração ao intemperismo em quartzitos alterados e .xistos compactos.
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Classificação de Minérios Compactos
Fonseca (2011) , relata que os minérios compactos foram agrupados de acordo com sua tenacidade, que é a capacidade que um determinado material tem em absorver energia mecânica. Sendo então considerado compacto aquele material. capaz de absorver uma grande quantidade de energia antes da ruptura, sendo compacto então correlato a tenaz, (Tabela16).
Tabela 16: Classe de manejo minério compacto Hematita Compacta (HC)
Rocha extremamente tenaz, ora bandada ora não, ocorre tanto no contato com o xisto, da lapa, como
dentro do itabirito compacto na parte mediana da mina.
Itabirito compacto (IC)
Rocha tenaz, laminada e sem liberação de quartzo, em geral, com passagens hematíticas compactas e semi-compactas, veios de quartzo. Apresenta teor
médio de FE de 41.2%.
Itabirito Anfibolítico (IA) Rocha sem liberação de quartzo, ocorre em contato
com o quartzito do e encontra-se intercalado com itabirito compacto. Apresenta teor médio de FE de
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Classificação de Minérios Friáveis
Fonseca (2011) cita que semelhante a classificação dos materiais compactos os materiais friáveis são aqueles que se rompem com pouca energia aplicada, (Tabela 17).
Tabela 17: Classe de manejo minério friável Hematita Friável (HF)
Apresenta um teor médio de FE de 65.19%. Ocorre junto ao contato com o clorita-xisto e está associada a itabirito e hematita
Itabirito friável
Rocha friável, com passagens compactas e pulverulentas, linear e chapinha, e com boa liberação de quartzo. Apresenta teor médio de FE
de 42.2%.
Hematita Anfibolítica (HA):
Está intercalada com itabirito anfibolítico e hematita compacta. Também apresenta anfibólio
verde (tremolita) além de ter também teor em fósforo alto.
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Classificação de Estéreis Alterados
Estéreis alterados tem elevado grau de intemperismo, são compostos por rochas que tem em sua composição quartzo-xisto e quartzitos de capa de lavra, com uma pequena porcentagem de solos lateríticos e argilosos, (Tabela 18).
Tabela 18: Classe de manejo estéril alterado – Quartzito QUARTIZITO PIRACICABA
predominantemente ferruginoso, subordinada mente ocorrem xistos e filitos carbonosos
intercalados.
Classificação de Estéreis Compactos
Estéreis compactos: apresentam elevada compacidade, extrema dificuldade operacional de manejo, (Tabela 19).
Tabela 19: Classe de manejo estéril compacto – Xisto XISTO COMPACTO
Xistos de alta compacidade, de coloração verde escuro, localizado principalmente na base da formação ferrífera, sobrejacente aos quartzitos
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Quantificação da classe de materiais por cavas
Utilizado a classificação dos materiais por grau de dificuldade operacional de manejo, será feita a quantificação por classe de manejo de forma setorizada, inicialmente por cava e dentro de cada cava esses materiais serão subdivididos região de lavra.
Nesta etapa é realizada a determinação de quantidades de materiais para cada uma das cavas, para o estudo caso analisado considerou-se que materiais alterados apresentam dificuldade de manejo em períodos de chuva, já que tornam as operaçoes de carga menos produtivas em função da manutenção frequente das praças de carga por equipamentos auxiliares. Da mesma forma materiais compactos podem apresentar dificuldade no manejo em função de operações como perfuração e desmonte se tornarem menos eficientes, ou ainda operações de carga com a presença de material granulado o que dificulta a operação, (Figura 5).
Figura 5: Quantificação de materiais do Complexo Água Limpa
Nota-se que o Complexo Agua Limpa apresenta materiais alterados e friáveis como materiais predominantes, essa característica será determinante para a setorização das cavas, apresentada próxima etapa.
20,4 66,2 30.4 87.3 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Materiais Compactos Materiais Friáveis/Alterados
Ma ssa (Mt on 3) Minério Estéril
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Quantificação das classes de materiais por setor de cavas
Considerando a predominância de minérios friáveis e estéreis alterados no Complexo Água Limpa, uma nova análise, dessa vez setorizada, se faz necessária já que, nesta etapa é realizada a determinação de quantidades de materiais presentes por região, da mina, associando a cada região um tipo de característica predominante.
A definição das regiões seguiu a predominância espacial dos tipos de materiais, seguindo critérios de pesquisa tecnológica de minérios. Cury (2012) mostra que com base na localização espacial dos grupos , pode-se visualizar em um espaço tridimensional o seu posicionamento relativo dentro da reserva mineral. Essa possibilidade é de grande importância para o planejamento de lavra, pois pode facilitar o desmonte seletivo e o sequenciamento na lavra de tipos diferentes de minério e até mesmo favorecer uma blendagem especifica de vários tipos de minério. O mesmo critério foi então adotado aos materiais estéreis e foram definidos os setores apresentados na (Figura 6).
Figura 6: Setorização de classes de materiais. MINA C
MINA B MINA A
Legenda
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Critério de seleção de áreas para priorização de lavra
A definição do critério de priorização de lavra está no grau de dificuldade de manejo dos materiais, do ponto de vista do planejamento de lavra, uma área pode ser considerada prioritária para lavra desde que apresente vantagens de manejo em relação a outras áreas. Um exemplo disso seriam regiões formadas por estéreis compactos e minérios compactos, que mesmo apresentando baixa relação estéril/minério, podem ser consideradas menos atrativas que regiões com estéreis alterados e minérios friáveis que apresentem uma relação estéril/minério um pouco maior. Para cada caso devem ser selecionados parâmetros que sejam relevantes e atendam os objetivos do sequenciamento de lavra. Para definição do critério de priorização de lavra foram definidas relações entre os diferentes tipos de materiais
Relação Estéril/Minério global
A relação estéril/minério global fornece a relação entre a quantidade de estéril deverá ser removido, para liberar uma unidade de minério.
Relação Estéril Alterado / Minério Friável
A relação entre Estéril alterado e Minério friável mostra a relativa facilidade de se operar em regiões com materiais de manejo mais fácil.
Relação Estéril compacto /Minério compacto
A relação entre materiais compactos mostra a dificuldade de se operar em áreas com materiais compactos, quando essa área devem ser selecionadas como prioridade de lavra, tendo a lavra deverá ser intensificada.
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Validação do arquivo de topografia: de forma a avaliar possíveis inconsistências no
arquivo, o que poderia gerar erros nas etapas posteriores de cubagem das cavas e pilhas de estéril.
Validação do modelo de blocos: Nesta etapa é feita a verificação do modelo de blocos
em áreas próximas a superfície, cubagem de todo modelo para verificação das principais variáveis. A etapa de verificação visual de todo modelo deve ser realizada carregando na tela todo o modelo, como na Figura 7.
Figura 7: Modelo de blocos típico de formação ferrífera
Inconsistências como blocos sem valores de densidade e aterros não modelados são comuns e devem ser corrigidos, pois podem afetar a cubagem das capacidades das pilhas a serem modeladas na etapa seguinte.
Legenda Hematita Hematita Contaminada Itabirito Friável Itabirito Contaminado Itabirito Dolomítico Canga Talco Xisto Intrusiva Xisto Solo Quartzito Filito Aterro Filito
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Elaboração das alternativas locacionais: foram elaboradas geometrias de pilhas de
estéril que fossem compatíveis com quantidade de estéril a ser gerado por cada cava.
Elaboração dos modelos de blocos de pilhas de estéril: A elaboração dos modelos de
aterros foi utilizado software Vulcan 9.1 módulo Open Pit Design, (Figura 8).
Figura 8: Modelo de blocos de pilha de estéril em encosta exaurida.
Sequenciamento de lavra: nesta etapa foram elaboradas sequências de lavra que
considerassem os setores selecionados como prioridades de lavra utilizando o Software
Mine Sched 8.1.
De acordo com a metodologia apresentada no capítulo 3, será apresentada uma analise dos principais fatores chave que afetam a estabilidade, projeto e operação de pilhas de estéril. Essa análise será segmentada em “caso base” e “caso proposto”
Encosta exaurida
Pilha de Estéril MODELO DE BLOCOS DE PILHA DE ESTÉRIL
A B A B PERFIL AB Encosta exaurida
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