Métodos construtivos de barragens de rejeitos

Devido às exigências dos órgãos de fiscalização e à preocupação cada vez maior das empresas mineradoras, existe hoje um consenso geral na busca da minimização dos impactos ambientais e na redução dos custos associados aos processos de contenção dos rejeitos de mineração.

A busca de uma disposição sistemática destes materiais, visando questões de ordens econômicas e ambientais, é uma premissa básica para a adoção da disposição em barragens, sobretudo quando o próprio rejeito é utilizado como material para a sua construção.

Conforme exposto previamente, as atividades de beneficiamento, na maioria das vezes, são realizadas de forma a favorecer o descarte de rejeitos úmidos, cujo meio de transporte mais prático e econômico é por via hidráulica, viabilizando, assim, a utilização da técnica de aterros hidráulicos. No contexto desta técnica, três metodologias construtivas de barramentos podem ser caracterizadas: método de jusante, método de linha de centro e método de montante, cada um com especificidades próprias de projeto e vantagens operacionais.

Dentre os três métodos construtivos, o método de jusante (Figura 2.7a) é o que exige maiores volumes de materiais de construção, pois os alteamentos subseqüentes são executados à jusante, a partir do dique de partida, necessitando também de grandes áreas externas para a sua evolução construtiva. Dentre as suas principais vantagens, podem ser destacadas as seguintes (Klohn, 1981 apud Presotti, 2002):

• nenhuma parte da barragem é construída sobre o rejeito previamente depositado

(geralmente a partir de aterros hidráulicos);

• o controle do lançamento e da compactação pode ser realizado com base em

técnicas convencionais de construção;

• o sistema de drenagem interna pode ser construído durante a construção da estrutura

de contenção dos rejeitos, permitindo, desta forma, o controle rigoroso da linha de saturação;

• a barragem pode ser projetada para resistir a eventos dinâmicos (sismos e

detonações);

• a estrutura pode ser escalonada sem gerar prejuízos relacionados à segurança; • os alteamentos não interferem no processo de disposição dos rejeitos.

Figura 2.7 – Métodos construtivos de barragens de rejeitos: (a) jusante; (b) linha de centro; (c) montante

Entretanto, o elevado custo de construção constitui a maior desvantagem do método de jusante, além da possibilidade da escassez de rejeitos granulares gerados durante o processo de mineração. A estrutura da barragem carece de um volume considerável destes materiais para manutenção da superfície do reservatório abaixo do nível da crista. O método de linha de centro (Figura 2.7b) é uma variação do método de jusante. A diferença, no entanto, está na verticalização do alteamento da crista. Neste caso, o processo executivo pode ocorrer de forma muito rápida, com a utilização do underflow, quando se faz necessária a ciclonagem do rejeito.

O método de alteamento para montante (Figura 2.7c) constitui o mais antigo dos métodos construtivos, cujo baixo controle construtivo é conseqüência do seu empirismo ao longo dos anos. O método consiste na construção inicial de um dique de partida, geralmente construído com materiais de boa capacidade de resistência, como enrocamento ou solo compactado, sendo que os seus respectivos alteamentos são

(c) (c) DIQUE DE PARTIDA (b) DIQUE DE PARTIDA DIQUE DE PARTIDA N.A. N.A. N.A. PRAIA DE REJEITOS PRAIA DE REJEITOS PRAIA DE REJEITOS REJEITODUTO REJEITODUTO REJEITODUTO (a) DIQUE DE PARTIDA ( DIQUE DE PARTIDA DIQUE DE PARTIDA N.A. N.A. PRAIA DE REJEITOS PRAIA DE REJEITOS PRAIA DE REJEITOS REJEITODUTO REJEITODUTO REJEITODUTO

executados à montante do dique anterior. A execução dos alteamentos é condicionada à formação da praia de rejeitos que, pela característica granular, será responsável pelo empréstimo de materiais e constituirá a base para a construção do alteamento.

As barragens construídas com a utilização deste método podem apresentar problemas relacionados à segurança. O procedimento executivo faz com que o material constituinte de um determinado alteamento seja sempre depositado sobre camadas potencialmente fofas, constituídas pelo próprio rejeito. Assim, os riscos de ruptura provocados pela elevação da linha freática, gerando possíveis instabilidades e problemas associados a

piping e processos de liquefação, estão presentes.

O método de montante é, de longe, o de aplicação mais corrente em estruturas de contenção de rejeitos no Brasil. A metodologia não é recomendada pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT, 1993). Suas principais vantagens dizem respeito à facilidade executiva e à economia gerada devido aos pequenos volumes necessários para a construção e ao emprego de um baixo número de equipamentos e de pessoal. O processo construtivo de uma barragem, além da utilização do próprio rejeito como material de construção, pode ainda incorporar a utilização de materiais provenientes de áreas de empréstimo, como estéreis ou até mesmo enrocamento. Neste caso, os materiais de empréstimo podem ser utilizados ou de forma isolada ou combinada com os rejeitos de mineração (barragem zonada). Esta abordagem não é convencional neste tipo de estrutura, por envolver elevados custos relativos ao transporte dos materiais de empréstimo, além dos custos de implementação de sistemas de drenagens específicos. A escolha do método construtivo deverá estar atrelada essencialmente a análises criteriosas da natureza e da caracterização tecnológica dos rejeitos gerados pelas minerações. Neste sentido, procedimentos específicos em termos da utilização de ensaios laboratoriais (Gomes, et al., 2002b) e de metodologias de investigação de campo (Gomes et al., 2002a e Albuquerque Filho, 2004) têm-se mostrado ferramentas essenciais para a formalização de projetos de sistemas de disposição de rejeitos granulares na região do QF de Minas Gerais.

2.4 COMPORTAMENTO GEOTÉCNICO DOS REJEITOS GRANULARES DE MINÉRIO DE FERRO

Os rejeitos granulares, foco do presente estudo, têm sido rotineiramente utilizados nas estruturas de contenção construídas com a técnica do aterro hidráulico. O estudo das características geotécnicas desses materiais é feito com base nos princípios clássicos da Mecânica dos Solos aplicada a solos granulares. Entretanto, para aferição de determinadas propriedades geotécnicas, tornam-se necessários desenvolver conceitos específicos e técnicas alternativas de caracterização destes materiais.

2.4.1 Características dos rejeitos granulares de minério de ferro