Monografia apresentada à banca examinadora do curso de graduação em engenharia de minas da Universidade Federal de Ouro Preto, como parte dos requisitos necessários para a obtenção do título de bacharel em engenharia de minas. À Escola de Minas e a todos os professores do Departamento de Engenharia de Minas, em especial ao professor José Margarida da Silva, pelo apoio, paciência, incentivo e orientação em meu trabalho. Este trabalho teve como objetivo geral, por meio de uma revisão de literatura, apresentar os benefícios da utilização de rejeitos para preenchimento de minas subterrâneas para minimizar seus impactos negativos quando depositados na superfície.
INTRODUÇÃO
Importância do tema
Conforme mencionado, existem dois tipos principais de resíduos sólidos gerados pela mineração: rejeitos e estéril. Segundo o Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada - IPEA (2012), somente no Brasil entre os anos houve um salto de 202 milhões para 290 milhões de toneladas de resíduos gerados pela mineração, ou seja, um aumento correspondente a 1,4 vezes, onde o principal As commodities minerais extraídas são: ferro (correspondente a 35,08% do total de resíduos gerados pela atividade), ouro (com 13,82%), titânio (com 12,55%) e finalmente fosfato (com 11,33%) conforme mostra a Figura 1, que mostra a distribuição média de cada mineral na produção de rejeitos da mineração entre os anos de 1996-2005 no Brasil. Nesse contexto, a geração de rejeitos nas atividades de mineração e a forma de sua disposição são de grande relevância no âmbito socioambiental e devem ser tratados com alto grau de importância, pois podem apresentar riscos inerentes se não planejados. operado e/ou mantido corretamente.
Aprovada a lei, ela fortalecerá a logística reversa, também chamada de logística "verde", e ampliará a atividade de reciclagem no país (BRASÍLIA, PLANO NACIONAL DE MINERAÇÃO p.62). O custo de reprocessamento dos rejeitos é muitas vezes menor do que o processamento do minério original porque grande parte dos custos já é conhecida, principalmente na lavra e britagem. Há também uma tendência de se estudar o uso de rejeitos da atividade mineral como alternativa a outros materiais, como areia artificial de cascalho fino, uso de rochas potássicas para uso como fertilizante, rejeitos do beneficiamento de minério de ferro para uso rodoviário. substituição de cascalho entre muitos outros exemplos.
Um exemplo são as minas de carvão no Brasil que, devido ao seu alto teor de cinzas, é necessário realizar um processamento, o que gera uma enorme quantidade de rejeitos que, se não depositados de forma correta e controlada, podem causar drenagem ácida e até mesmo na combustão espontânea de baterias, que afeta drasticamente o ecossistema. A EastRand Gold and Uranium Company encerrou suas operações em 2005 e 28 anos depois reprocessou cerca de 870 Mt de rejeitos de ouro em Joanesburgo e produziu 250 t de ouro.
Objetivos
Também em 2005, a mina subterrânea de Kimberley fechou, deixando a operação de reprocessamento como única fonte de produção de diamantes. Alguns produtores de platina na África do Sul começaram a operar plantas de reprocessamento para processamento, sendo a cromita um subproduto da mineração do corpo de minério muito presente nas minas, o UG2 Reef. O ouro tende a dominar essas situações devido ao valor do produto, mas há outros exemplos que já estão operando, operando e têm potencial para disposição estratégica de descoberta e/ou reaproveitamento de rejeitos, como carvão na Austrália, rejeitos de urânio e cobre na Índia, cobre na Zâmbia, cobre e cobalto no Congo (Wills, 2011).
Como exemplo de reaproveitamento de material ao longo dos processos de lavra e tratamento, está a empresa FERBASA: o rejeito da barragem de mineração a céu aberto faz parte da nova alimentação da estação de tratamento; a escória do forno é tratada e parte do material continua no processo de fabricação da liga e o resíduo vira cascalho para construção civil; O resíduo da produção de ligas de silício é matéria-prima na produção de concreto armado para suporte de escavações subterrâneas de mineração (Silva, 2016).
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Enchimento
- Hydraulicfill
- Pastefill
- Rockfill
Hydraulicfill ou enchimento hidráulico tem como composição principal rejeitos finos com percentual de sólidos na faixa de 50% a 70%, para serem transportados por um sistema de bombas e tubulações com fluxo turbulento. Se o aterro tiver uma superfície livre e exposta, também é necessário o uso de ligantes (geralmente cimento Portland) para garantir sua sustentação em superfícies verticais. O pastefill ou enchimento em pasta é composto por resíduos finos e cimento como aglutinante, com percentual de sólidos entre 78% e 87%, o que torna desnecessário o escoamento da água, visto que é utilizado como umectante do cimento e é novamente incorporado ao sua matriz.
A grande vantagem sobre o enchimento hidráulico é que a quantidade de água para esse tipo de enchimento é suficiente para hidratar o cimento, o que não requer o uso de grandes quantidades de ligante para atingir a resistência desejada. O uso da pasta contribuiu para a redução do uso de água, além do descarte de resíduos na superfície. O enrocamento ou enrocamento oferece agregados (fragmentos de rocha) junto com resíduos finos em sua composição, o que por vezes encarece esse tipo de aterro, pois há uma necessidade maior da quantidade de ligante para atingir a resistência desejada.
A Carbonifera Catarinense, localizada no município de Lauro Muller/SC, utiliza o método Câmaras e Pilares de detonação de explosivos para fragmentar carvão na mina Bonito I. Métodos de extração em minas subterrâneas com possível aproveitamento de rejeitos como preenchimento de espaços vazios.
Métodos de extração em minas subterrâneas com a possível utilização de rejeitos como
- Método por Câmaras e Pilares (Room and Pillar ou Bord and Pillar)
- Método por Corte e Enchimento (Cut and Fill)
- Método por Realces em Subníveis (Sublevel Stoping)
Esta mina é responsável pela extração de chumbo, cobre e zinco e utiliza o método de mineração utilizando câmaras e pilares preenchidos com reaterro de dolomita na pedreira (Tesarik et al., 2003, citado por Vissoto, 2013). Essa altura da seção de mineração (placa ou faixa) é determinada pela competência das rochas hospedeiras e, portanto, se aplica a corpos de minério descontínuos onde a diluição é considerada um problema para outros métodos de mineração (Hartman, 1982 citado por Vissoto, 2013). No Canadá, a Falconbridge, responsável pela mineração de níquel perto da cidade de Sudbury, no norte de Ontário, tem cerca de 70% da produção pelo método cut-and-fill indentation.
Neste modelo, a mineração é feita de baixo para cima e na direção horizontal. No método de valorização do subnível, tiras verticais de minério de alto volume são desmontadas e drenadas através de chutes e dormentes de produção. A mina de Brunswick, no Canadá, produz cobre, zinco, chumbo e prata principalmente usando o método de aprimoramento de subnível.
No Brasil, a mina Córrego do Sítio, em Santa Bárbara, Minas Gerais, utiliza como método de lavra variações de benfeitorias em subníveis aterrados. A Figura 8 representa um modelo esquemático da utilização do método de parada de subnível, onde a mineração pode ser observada em dois subníveis.
A UTILIZAÇÃO DE REJEITOS COMO ENCHIMENTO DE MINAS
Uma visão geotécnica
- Propriedades dos enchimentos
Após a ruptura, os picos de tensões verticais são direcionados para o interior dos pilares, conforme mostra a Figura 11. Quando o aterro é utilizado como mecanismo de fechamento de pilares abandonados, há mobilização estrutural do pilar e redistribuição dos estados de falha. σz), refletindo diretamente na percepção da redução dos picos de tensão que eram conhecidos nas bordas das cavidades e nos pilares abandonados (Figuras 9 e 10), a fim de evitar o colapso desses pilares e prevenir os fenômenos de instabilidade regional, como é o caso de deslizamentos de terra e deslizamentos adjacentes a minas (Costa e Silva et al., 2012). Estudos têm focado na composição dos materiais utilizados no aterro, incluindo a distribuição granulométrica dos agregados, a dosagem do cimento e a influência dos aditivos de cimento, segundo Wang e Villaescusa (2000).
Composição granulométrica: quanto menor for a distribuição granulométrica das partículas no filler, menor será o volume de vazios e conseqüentemente terá menos água, além de maior densidade, portanto maior resistência. Assim, além da adição de um ligante para evitar o efeito de liquefação, outro método utilizado é reduzir a velocidade de escoamento do aterro para auxiliar no seu escoamento (Jung e Biswas, 2002, citado por Vissoto, 2013). Mineralogia de partículas: como cada mineral possui propriedades próprias como retenção de água, resistência, abrasão e sedimentação, a mineralogia também pode ser afetada por reações químicas seja em processos de consolidação ou resistência, pois quanto maior a retenção de água por mineral, menor sua resistência ( Henderson e Revell, 2005, citado por Gomes, 2016).
Forma da partícula: o que pode afetar problemas de permeabilidade, partículas mais planas tendem a se depositar mais lentamente, o que pode gerar camadas impermeáveis. A presença de aglutinantes: a quantidade e o tipo de aglutinante afetam o tempo de cura e a resistência das cargas.
Uma visão sustentável
- Melhor condição de trabalho
- Redução dos impactos negativos da disposição de rejeitos em superfície
- Redução de custos de produção e aumento de recuperação de minério
A segunda função do aterro é fornecer uma plataforma de trabalho para perfurar e explodir a próxima faixa de minério. Devido ao empolamento, são necessários apenas cerca de 0,6 toneladas de aterro por tonelada de minério lavrado (Silva, 2017). Segundo Costa e Silva et al. 2012), a utilização de rejeitos hidráulicos (granulometria de até 5 mm) para a produção de pisos em plataformas de trabalho melhora a qualidade dos mesmos, pois proporcionam melhor permeabilidade dos agregados e, consequentemente, melhor consolidação natural do material, criando pisos moderadamente lisos e com boa resistência, possibilitando inclusive o uso de veículos do tipo LHD com peso de até 40 t carregados.
Ainda segundo Costa e Silva et al. 2012), outra melhoria nas condições de trabalho nos vazios subterrâneos ocorre no processo de corte e aterro através de declives, criando telhados “falsos” que protegem a mão de obra e os equipamentos. No entanto, a colocação segura e eficiente do preenchimento com pasta requer uma compreensão detalhada das propriedades da pasta desde a produção até a exposição final. Em alguns casos específicos, existe a possibilidade de combustão dos rejeitos finos de sulfetos e carvão, poluição radioativa dependendo das substâncias minerais presentes, além de gerar agressão paisagística local uma vez exposta, conforme citado por Costa e Silva et al .
Além disso, de acordo com Hasan et al. 2013), a indústria de mineração tem expectativas de reduzir o teor de cimento usando uma barricada mais econômica, enchimento contínuo, reduzindo o tempo de ciclo. A remoção de frações ultrafinas de rejeitos aumenta a taxa de desidratação e diminui a quantidade necessária de aglutinante na pasta de enchimento, ensina Landriault et al.
CONCLUSÕES
As expectativas da mina são reduzir custos reduzindo o teor de cimento do preenchimento, usar uma barricada mais econômica, preenchimento contínuo, reduzir o tempo de ciclo. Assim, a utilização de rejeitos de mineração como elemento estrutural e suporte para escavações subterrâneas pode trazer vantagens técnicas e econômicas à mineração, cumprir a função de retardar a descompressão do maciço, bem como viabilizar o empreendimento. Diagnóstico de resíduos sólidos da atividade de mineração de substâncias não energéticas - Relatório de pesquisa.
O tratamento de rejeitos é uma solução alternativa e economicamente aceitável para barragens de mineração. Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo, 2016. Relatório Parcial de Atividades - Sindicato da Indústria de Mineração de Carvão do Estado de Santa Catarina. Aspectos geomecânicos desde a caracterização até o monitoramento do comportamento do suporte de escavações de mineração subterrânea.
