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Projeto de Pesquisa

Título do Projeto:

Integração Mina-Usina: desenvolvimento de ferramentas e sistemas para simulação de processos da cadeia produtiva da mineração

Área de Concentração/Linha de Pesquisa: Tecnologia Mineral / Tratamento de Minérios Possíveis orientadores:

Professor Douglas B. Mazzinghy

Justificativa/motivação para realização do projeto:

A motivação principal para este projeto está relacionada com os benefícios fornecidos por uma implementação bem sucedida da integração mina-usina, podendo-se citar: integração das funções de geologia, mineração e processamento; ganhos de produtividade na ordem de 10 %; redução dos custos operacionais; e melhor previsibilidade no desempenho das diversas operações da mina e de usina.

Objetivos:

O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema para auxiliar na integração dos modelos de simulações desde o modelo de blocos, detonação e cominuição até a etapa de flotação. O sistema também irá considerar os custos de cada etapa da cadeia produtiva visando a seleção do cenário de menor custo para a empresa.

Estratégia experimental planejada para se alcançar os objetivos:

1) obtenção do banco de dados da mina que será o objeto de estudo para a implementação mina-usina ; 2) caracterizar o maciço rochoso e estudar o plano de desmonte da mina; 3) capacitar os operadores de tratores, perfuratrizes e blasters para as alterações a serem feitas nesse projeto; 4) definir os pontos de coletas de amostras; 5) fazer a coleta e preparação das amostras; 6) realizar testes de modificações de parâmetros do desmonte; 7) fazer testes de bancada focando na cominuição e flotação; 8) avaliar os resultados de consumo de energia na cominuição e recuperação metalúrgica na flotação, para cada alteração na etapa de desmonte; 9) desenvolver uma ferramenta que possibilite interligar as simulações de modelo de blocos, detonação, cominuição e flotação.

Principais referências consultadas:

MARTINS, P A A. 2015. Otimização da fragmentação: aplicando a metodologia Mine to Mill para o beneficiamento da cadeia produtiva de rocha fosfática. Catalão Nov.

MCKEE, D J II. 2013. Understanding mine to mill, The Cooperative Research for Optimising Resource Extraction, Queensland.

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1. Introdução Panorama geral:

Desde o início do século XX a mineração e o beneficiamento foram considerados disciplinas separadas. A tarefa da mina era produzir minério a uma taxa de produção necessária e com um teor específico e a tarefa da usina era tratar esse minério, muitas vezes independentemente da dificuldade. Apesar desta separação, as realidades da mineração e do beneficiamento tem exigido maior interação entre essas disciplinas. Um indício é o impacto que diferentes tipos de minério com diferentes características de beneficiamento têm sobre o comportamento da recuperação da usina. Para Martins (2015), o tipo de minério, geralmente associado aos domínios geológicos distintos e suas localizações reais no depósito, carregam informações adicionais, além de teor, que podem levar a diferentes tipos de minério com teores semelhantes apresentarem um comportamento diferente na flotação.

A integração mina-usina (termo em inglês mine-to-mill) é uma estratégia operacional que vem sendo estudada nos últimos 20 anos para melhorar o desempenho das atividades de extração e de beneficiamento.

Segundo Adel et al. (2006), a integração mina-usina é uma abordagem holística para a otimização das operações de mineração e processamento que tem como objetivo tentar minimizar o consumo de energia dos processos de redução de tamanho das partículas.

Do ponto de vista geometalúrgico, McCaffery (2012) sugere que a integração mina-usina é um código para registrar os processos em um formato acessível de forma a compreender o corpo mineral e as práticas operacionais, entendendo os parâmetros operacionais da mina e da usina que podem ser manipulados para melhorar a produtividade e o custo operacional.

Profissionais experientes das áreas de mineração e processamento reconhecem a importância do estabelecimento de uma equipe empenhada de geólogos, engenheiros de minas e engenheiros metalúrgicos para planejar, desenvolver e implementar uma estratégia de integração mina-usina adequada, contando com o suporte do gerente geral do site e disponibilidade de supervisores e operadores qualificados para colocar em prática a nível de campo.

Para isso, softwares computacionais fornecem a capacidade de avaliar analiticamente os aspectos da mineração e do processamento e realizar o modelamento e simulações para prever os efeitos das mudanças da mina no processamento.

Exemplos de aplicações da integração mina-usina:

A maioria dos estudos do final da década de 1990 são associados com a detonação para alcançar uma maior fragmentação e consequentemente aumentar a produtividade nos circuitos de cominuição para diferentes minerais (Figura 1). No período de 2001 a 2010, uma estratégia mais avançada surgiu, introduzindo parâmetros do corpo mineral e metalúrgicos no modelo de blocos, proporcionando a oportunidade de melhorar a previsão da produtividade operacional.

Mudanças nas técnicas de detonação, britagem e moagem estão sendo experimentadas. As opções de blendagem estão sendo exploradas e os planos de mina estão sendo revisados, sendo alcançados benefícios significativos para essas mudanças. Normalmente, as operações estão observando aumento na produção entre 5 e 35% (Herbst, 2000). Há numerosos estudos que demonstraram que a produtividade dos moinhos AG/SAG pode ser aumentada entre 15 – 20%, como resultado de mudanças práticas na detonação McKee (2013).

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Figura 1 - A história da integração mina-usina mostrada como uma cronologia dos acontecimentos significativos. O tempo foi dividido em três períodos de desenvolvimento.

Fonte: McKee, 2013, p. 13 – (Traduzido pelo autor).

Morrel e Valery (2001) identificaram que uma fragmentação mais fina na detonação resulta em uma fragmentação mais fina na britagem e, consequentemente, uma alimentação mais fina na moagem, aumentando a produtividade dos moinhos. O efeito de diferentes malhas de detonação na fragmentação do minério foi medido por Kojovic, Michaux e McKenzie (1995), sendo seguido por uma avaliação sistemática dos resultados de desempenho da britagem e do peneiramento, incluindo a distribuição granulométrica e a forma das partículas nos produtos finais.

Há muitos estudos examinando o uso de energia dos explosivos de acordo com a condição da rocha para reduzir a energia nas etapas subsequentes de britagem e moagem. Kojovic et al (1998) relataram que modificações nas práticas de detonação na mineração Marandoo (Austrália), incluindo um aumento no padrão dos furos, uma baixa densidade e menor velocidade de detonação dos explosivos, resultaram em melhorias significativas na proporção de lump ore (-31 + 6,3 mm) em relação ao sinter feed (-6,3 mm) na faixa de 50/50 para 55/45, trazendo ganhos para a mineração devido ao maior preço do lump ore em relação ao sinter feed. Scott et al (1998) demonstraram que modificar a malha de detonação poderia reduzir a geração de finos. Também foi demonstrado que a geração de finos poderia ser reduzida, alterando a operação de britagem para condições de alimentação sem impactos. De acordo com McKee (2013), a presença de finos no carvão (menos de 1 mm) é prejudicial para a eficiência da recuperação no processamento. Carvão fino tem menor rendimento, carrega maior umidade, maior quantidade de cinzas e é mais caro para lavar do que carvão grosseiro. Os finos são gerados na detonação, escavação e transporte. Qualquer ação que possa ser tomada para reduzir a geração de finos durante esses estágios tem um impacto positivo no desempenho da planta de preparação. Uma parte interessante dos estudos de integração mina-usina do Projeto AMIRA P483A (JKMRC, 2002) envolvem o uso de detonação para aproveitar a propensão de alguns minérios em quebrar-se preferencialmente ao longo dos limites de grão onde a mineralização tende a se concentrar.

McKee (2013) cita que o controle e redução da diluição é um aspecto importante na integração mina-usina. A principal consequência da diluição é uma redução no teor específico

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do minério enviado para beneficiamento e uma redução efetiva na capacidade da planta de processamento. Os efeitos indesejáveis de diluição existem para todos os minerais e são muito sérios principalmente na mineração de ouro a céu aberto. O foco da extração em diminuir a ganga e aumentar o teor específico do minério não é uma atividade recente Oltomo et al. (1988). Na maioria dos casos, métodos de mineração concentram na produtividade: alcançando uma maior alimentação na moagem. No entanto, é sabido que produção não é o mesmo que produtividade.

Pease et al (1998) descreveram que nas operações de Pb/Zn em Mount Isa (Austrália), o desempenho da flotação tem sido afetado negativamente pela extrema variabilidade do minério. Um estudo sistemático do desempenho da flotação de minérios de diferentes partes da mineração resultou na decisão de não lavrar parte do minério. O resultado foi uma baixa tonelagem de minério a ser extraída e processada, uma melhoria no controle e na recuperação metalúrgica do circuito de flotação, e um aumento substancial na economia da operação. Segundo McKee (2013), a blendagem para obtenção de um minério mais homogêneo para o processamento pode apresentar custos operacionais elevados, mas pode ser a melhor maneira de alcançar uma recuperação metalúrgica maior. A blendagem é uma aplicação da integração mina-usina por exigir uma estratégia na extração e estocagem que podem ser usadas para combinar minérios com características diferentes. Ainda de acordo com McKee (2013), o planejamento da produção é a incorporação de características do corpo de minério no modelo de blocos da mina para o planejamento de curto e longo prazo. Dados geometalúrgicos do minério são incluídos no modelo de blocos, como a tenacidade do bloco e a recuperação do mineral/metal de interesse em um processo de concentração. As vantagens da utilização dessas informações geometalúrgicas são muitas, porém as desvantagens são a maior complexidade do planejamento e a maior quantidade de informações requeridas sobre cada bloco.

A disponibilidade de um modelo de blocos mais completo contribui para estratégias mais eficazes da integração mina-usina de duas maneiras. Em primeiro lugar, ele oferece muito maior previsibilidade de desempenho de processamento a jusante. Usando as informações de dureza como exemplo, há uma compreensão muito melhor da capacidade do circuito de moagem de acordo com as alterações do minério. Em segundo lugar, torna-se possível em alguns casos ajustar a alimentação de minérios com dureza mais uniforme e, portanto, tornar mais uniforme o desempenho do circuito de cominuição.

Principais estágios e tarefas da integração mina-usina:

Usando a experiência adquirida em numerosos estudos de integração mina-usina nos últimos 20 anos, é possível listar os estágios envolvidos nas estratégias desses estudos (Figura 2). Esses estágios fornecem as bases para a aplicação bem sucedida da integração mina-usina.

Experiências tem demonstrado que ter um objetivo claro para o sistema de controle do processo é um dos pontos iniciais mais importantes para a integração mina-usina Thwaites (2007). Além disso, grande parte dos estudos encontrados na literatura fazem referência à necessidade de que a caracterização mineral seja a melhor possível, mostrando que quanto melhor a caracterização mineral maior é a capacidade de extrair melhores resultados para a aplicação da integração mina-usina (JKMRC,1998).

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Figura 2 - Estágios envolvidos nas estratégias de integração mina-usina.

Fonte: McKee, 2013, p. 33 – (Traduzido pelo autor).

Todas as operações de extração e beneficiamento estão sujeitas a restrições, principalmente aquelas determinadas pelas capacidades dos equipamentos. O ponto principal é identificar e compreender as restrições operacionais que não podem ser facilmente eliminadas e projetar a atividade de integração mina-usina para ser compatível com essas restrições. Por exemplo, o planejamento e execução do desmonte de rochas é, sem dúvida, o passo mais importante da cominuição. Um planejamento de desmonte embasado em dados limitados da rocha a ser fragmentada causará sérias implicações no custo de produção nas etapas de britagem e moagem.

A avaliação dos resultados de uma integração mina-usina é essencial para a implementação de mudanças operacionais requeridas nas diferentes etapas da mineração, demonstrando que alguma alteração do processo adiciona valor em termos de desempenhos físicos e econômicos. Para isso, requer uma séria mudança cultural na forma que os departamentos das empresas de mineração trabalham e se comunicam, permitindo a participação conjunta e empenhada de geólogos, engenheiros de minas e metalurgistas.

Para Morrell e Munro (2000), uma estratégia de otimização local em cada etapa pode não dar o melhor desempenho geral. Para que os métodos de integração mina-usina sejam aceitos, deve ser entendido que o aumento de custos em uma área pode ser compensado por reduções de custo em outra. Por exemplo, um aumento dos custos de perfuração e desmonte pode ser compensado por uma redução ainda maior nos custos totais, de modo a alcançar a otimização global.

A integração mina-usina reavalia a visão tradicional da atividade de extração e beneficiamento do minério a fim de identificar oportunidades para atualizar o processo como

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um todo, concentrando-se em maximizar a quantidade de metais processados, removendo rejeitos tão cedo quanto possível. Este método pode aumentar significativamente o retorno financeiro por tonelada processada e, ao mesmo tempo, reduzir o custo por unidade de metal através de reduções nos gastos de energia e água, transformando a economia das operações de mineração.

Os principais pontos esperados na integração mina-usina incluem:

 Ganhos de produtividade, geralmente como uma redução total de custos operacionais, podem ser significativos se as estratégias forem realizadas adequadamente;

 Objetivos claros para cada mineração, devendo ser atualizados sempre que necessário;

 Caracterização do minério e sua variabilidade para selecionar os objetivos da integração mina-usina e garantir o sucesso de sua implementação;

 A integração mina-usina é uma técnica simples. Não foram encontrados estudos que apontaram deficiência em algum tipo de técnica como um impedimento para o sucesso;

 Fazer com que sua aplicação seja realizada e mantida;

 Apoio do gerente geral do site para garantir o sucesso da implementação a longo prazo;

 Uma equipe multidisciplinar de geólogos, engenheiros de minas e metalurgicos deve ser desenvolvida e mantida;

 Mudança organizacional para apoiar os trabalhos da equipe multidisciplinar de forma a alcançar uma operação verdadeiramente integrada;

 Divulgação por parte das empresas dos benefícios da implementação desse trabalho;

 Avaliação e consolidação de ganhos de produtividade expressos em valores operacionais;

 Indicadores de desempenho apropriados que reflitam a produtividade e os custos das operações integradas, em vez de ser específico para cada uma das áreas individualizadas.

O desafio é adaptar o que é essencialmente simples tecnologicamente e alcançar ganhos de produtividade consistente de 10 – 20% e outros benefícios associados. Benefícios de tal magnitude, que são realizáveis a custo reduzido, não devem ser ignorados por exigir profissionais capacitados e mudanças nas estruturas de gestão e práticas de funcionamento.

2. Originalidade/Inovação

Uma das limitações dos sistemas de simulação é que elas são feitas separadamente. Um sistema integrado que combinem as simulações de modelo de blocos, detonação, cominuição e flotação seria significativamente benéfico. Segundo Bye (2011), a Universidade de Queensland desenvolveu um protótipo de sistema de simulação que integra estes estágios de simulação.

O presente trabalho busca o desenvolvimento de uma ferramenta que interligue as simulações desde o modelo de blocos até a flotação, a ser disponibilizado para uso de qualquer empresa ou profissional interessado, resultando em uma economia de tempo de mão de obra especializada e, consequentemente, uma economia financeira.

3. Materiais e Métodos

A metodologia (Figura 3) será dividida nas seguintes fases: 1) Definição, coleta (em frentes de lavra pré-definidas na mina a ser estudada) e preparação das amostras; 2) testes de modificação de parâmetros do desmonte; 3) testes de bancada usando os seguintes equipamentos: divisor de rifles de grande porte e de bancada, moinho de bolas 12”x12” (utilizado na determinação do Work Index), série completa de peneiras Tyler e célula de flotação em bancada; 4) simulações de planejamento de lavra, desmonte, cominuição e beneficiamento; 5) criação de uma ferramenta que integre todos os estágios de simulações.

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Figura 3 - Principais fases da metodologia proposta para este trabalho.

4. Infraestrutura e Recursos Necessários

Recursos do aluno: notebook que será usado para organizar todo o trabalho e escrever a tese;

Recursos da Yamana Gold: A Yamana irá fornecer dados de uma de suas operações para a realização da pesquisa aqui proposta. Além de disponibilizar tratores, perfuratrizes, explosivos, equipamentos de topografia, equipamentos de coleta de amostras e operadores dos equipamentos citados;

Recursos da universidade: equipamentos para os testes de caracterização mineral em escala de bancada e softwares disponíveis no laboratório de computação para realizar as simulações de planejamento de lavra, desmonte, cominuição e beneficiamento.

5. Cronograma de Execução

O cronograma de execução está apresentado na figura abaixo: Figura 4 - Cronograma de execução dos trabalhos.

ID ATIVIDADES 1º 2º 3º 4º 5º 6º 1º 2º 3º 4º 5º 6º 1º 2º 3º 4º 5º 6º 1º 2º 3º 4º 5º 6º 1 Revisão bibliográfica

2 Estudo do plano de lavra da Yamana Gold 3 Capacitação dos operadores

4 Criação de modelos de fragmentação para o desmonte 5 Testes de modificação de parâmetros do desmonte 6 Amostragem das frentes de lavra

7 Estudo do circuito de cominuição da usina 8 Análise de fragmentação por imagens 9 Testes de bancada

10 Simulações (lavra, desmonte, cominuição e flotação) 11 Criação de ferramenta para integrar as simulações 12 Levantamento dos resultados

13 Análise e discussão dos resultados 14 Elaboração da tese

BIMESTRES

2018 2019 2020 2021

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6. Referências Bibliográficas

ADEL, G, SMITH, B, KOJOVIC, T, THORNTON, D e RICHARDSON, J M. 2006. Application of mine to mill optimization to the aggregate industry. SME Annual Meeting , St Louis. SME of AIME.

BYE, A R. 2011. Case studies demonstrating value of geometallurgy initiatives. Proceedings, Geometallurgy 2011 , Brisbane. Australasian Institute of Mining and Metallurgy: Melbourne.

HERBST, J A. 2000. Mine-to-Mill Optimisation – Research and Practice. MINPREX 2000, Melbourne, Victoria, September 11-13, 2000.

JKMRC (1998). Optimisation of fragmentation for downstrem processing . Final report to the Australian Mineral Industries Research Association, Project P483. JKMRC: Brisbane.

JKMRC (2002). Optimisation of fragmentation for downstream processing . Final report to the Australian Mineral Industries Research Association, Project P483A. JKMRC: Brisbane. KOJOVIC, T, MICHAUX, S e MCKENZIE, C. 1995. Impact of blast fragmentation on crushing and screening operations in quarrying. Proceedings, Explo 95 . Brisbane, 427-436. Australasian Institute of Mining and Metallurgy: Melbourne.

KOJOVIC, T, KANCHIBOTLA, S, POETSCHKA, N e CHAPMAN, J. 1998. The effect of blast design on the lump:fines ratio at Marandoo iron ore operations. Proceedings, Mine to Mill Conference , Brisbane, 149-152. Australasian Institute of Mining and Metallurgy: Melbourne.

MARTINS, P A A. 2015. Otimização da fragmentação: aplicando a metodologia Mine to Mill para o beneficiamento da cadeia produtiva de rocha fosfática. Catalão Nov.

MCCAFFERY, K, 2012. Private communication. Newmont Mining Corporation.

MCKEE, D J II. 2013. Understanding mine to mill, The Cooperative Research for Optimising Resource Extraction, Queensland.

METSO MINERALS. 2014. Otimização de processos para as indústrias de mineração e agregados, Brasil.

MORRELL, S. e MUNRO, P. D. 2000. Increased profits through the mine-and-mill integration. After 2000-the future of mining, Sydney, NSW, pp 194-198, AusIMM.

MORRELL, S e VALERY, W. 2001. Influence of feed size on AG/ SAG mill performance. SAG 2001 . Vancouver. 1 204-214. The University of British Columbia: Vancouver).

OLTOMO et al 1988. Third Mill Operators Conference.

PEASE, J D, YOUNG, M F, JOHNSTON, M, CLARK, A e TUCKER, G. 1998. Lessons from manufacturing – integrating mining and milling for a complex orebody. Proceedings, Mine to Mill 1998 , Brisbane. 3-9. Australasian Institute of Mining and Metallurgy: Melbourne.

SCOTT, A, DAVID, D, ALVAREZ, A e VELOSO, L. 1998. Managing fines generation in the blasting and crushing operations at Cerro Colorado Mine. Proceedings, Mine to Mill 1998 , Brisbane. 141-147. Australasian Institute of Mining and Metallurgy: Melbourne.

THWAITES, P. 2007. Process control in metallurgical plants – from an Xstrata perspective. Proceedings, 12th Symposium on Automation in Mining, Mineral and Processing Plants , Quebec. International Federation of Automatic Control.

Referências

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