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Amostragem em Pesquisa Mineral Na pesquisa mineral, torna necessário, como parte das atividades de prospecção em campo e avaliação do depósito mineral, coletar amostras do corpo mineral investigado em questão. Sendo assim, a amostragem pode ser definida como o ato ou processo de seleção de amostras que se considera como parte representativa do todo. Uma amostra representa uma porção ou fragmento da população, e amostrar é extrair uma amostra de uma população. Quando se extrai amostras do corpo mineral, alguns critérios como tamanho e distância da amostra devem ser considerados a fim de que a amostragem seja representativa. Antes de amostrar é necessário estabelecer um plano adequado de trabalho. Este plano por sua vez é definido de acordo com o objetivo da amostragem. A amostragem é realizada em todas as subfases da pesquisa mineral tais como reconhecimento geológico, prospecção superficial e avaliação e só termina com o final da vida útil do empreendimento mineiro. Dessa forma, a amostragem é uma ferramenta fundamental não só para a pesquisa mineral em si, como também para outras operações na atividade mineradora, tais como o planejamento de lavra e o controle de qualidade do produto. PROGRAMA DE AMOSTRAGEM Um programa de amostragem destina-se a coletar dados de modo sistemático, pelo menor custo e com maior rapidez. Desta forma, a organização de um programa de amostragem deve estabelecer com segurança os seguintes quesitos? a) Qual o objetivo da amostragem? (Por exemplo: Seleção de áreas alvos, determinar a viabilidade econômica de um depósito). b) Qual o tamanho da área a ser amostrada? A pesquisa mineral normalmente se inicia em uma escala regional que tende gradualmente a ser diminuída com o aumento de informações geológicas, isto é, com a delimitação das áreas alvos de pesquisa. Em consequência, a malha de amostragem (retículo de amostragem) também vai gradualmente se adensando. Na fase inicial os serviços devem ser arranjados de modo a se ter elementos que possam caracterizar o corpo mineralizado (forma ou morfologia, atitude das camadas, características do material, relações de contato). A programação deve ainda definir: Qual o método de amostragem será utilizado? Como amostrar (que modo empregar)? Quanto amostrar (peso ou volume)? Onde amostrar (lugar e frequência de nós na amostragem)? REGRA GERAL PARA A AMOSTRAGEM Uma regra geral, que sempre deve ser obedecida, ao se coletar amostras para finalidade de pesquisa mineral, é a de manter os serviços de pesquisas (poços, furos de sondagens, etc) orientados nas direções de máxima variabilidade de forma, teor ou qualquer outra característica marcante do depósito mineral em questão. A experiência tem demonstrado que a direção de máxima variabilidade dos corpos minerais quase sempre coincide com a normal ao plano dos corpos tabulares. Os parâmetros de amostragem são determinados através do estudo de variabilidade realizado em amostra coletadas no material que está sendo investigado (afloramentos). A variabilidade de um depósito depende do coeficiente de variação que é um parâmetro utilizado para determinar a regularidade dos corpos mineralizados. Lembre-se que para um mesmo depósito mineral, vários coeficientes de variação podem ser obtidos (teor, volume ou mesmo forma aproximada, nível de defeitos – grau de fraturamento/alteração, parâmetros de qualidade – teor de contaminantes). Desta forma, para depósitos de ferro podem ser determinados coeficientes de variação em relação à sua espessura, densidade, aos teores de Fe2O3, P2O5, sílica, etc. Assim como para depósitos de bauxita, além do teor de Al2O3, deve ser determinado a sua variabilidade me relação ao teor de sílica e para minérios de nióbio à relação entre Ca/Nb deve ser controlada. A tabela abaixo apresenta a classificação dos depósitos minerais baseada no coeficiente de variação: CLASSIFICAÇÃO DOS DEPÓSITOS MINERAIS EM FUNÇÃO DE SUA REGULARIDADE Regularidade (V) Principais Depósitos Regulares 5% < V <40% Jazidas de Fe, Mn, Ni, Co, S, bauxita, argilas, gipsita, sais, Magnesita, caulim, Granitos, Mármores, materiais de construção (gnaisse p/ brita), alguns depósitos de carvão. Irregulares 40% < V < 100% Jazidas de Fluoritas, barita, grafite, coríndon, asbestos, carbonatitos, minérios de U, bauxita fosforosa, minério de ilmenita maciça associada com magnetita e hematita, minéiros de Cu e Ni em rochas básicas e ultrabásicas, etc. Muito Irregulares 100% < V < 150% Jazidas de tungstênio em tactitos, depósitos de Ouro (veios), minérios de estanho, Pb, Zn, greisens, etc. Extremamente Irregulares V > 150% Pegmatitos com berilos, tantalita, columbita, cassiterita, muscovita, platina e pedras preciosas, vários depósitos de tactitos, etc. Ressalta-se que a pesquisa mineral, juntamente com os serviços de amostragem, iniciam-se na fase mais preliminar dos trabalhos e só terminam com o fechamento do empreendimento mineiro. Posto isto, a amostragem é fundamental para o planejamento de toda a produção de um empreendimento mineiro e como consequência os parâmetros de amostragem como retículo, tamanho da amostra, volume de material dependem do tipo de planejamento mineiro. Pode-se definir Planejamento Mineiro como o conjunto de trabalhos que visam à elaboração do melhor plano de mineração de uma dada jazida e que leva a uma maior lucratividade global para o projeto. No planejamento devem ser considerados os aspectos geológicos da jazida e as limitações físicas, econômicas, operacionais e legais dos empreendimento. Deste forma, para que os objetivos do empreendimento sejam atingidos, isto é, a maximização dos recursos com a maior lucratividade possível, o planejamento é geralmente desenvolvido em três fases ou etapas distintas, à saber: Longo Prazo, Curto Prazo e em Nível Operacional. O planejamento à longo prazo avalia o potencial econômico da jazida delineando o seu perfil recuperável e estabelece os limites físicos da mineração (na lavra à céu aberto, por exemplo, estabelece à geometria da cava mínima; na lavra subterrânea, por exemplo, a profundidade máxima de lavra). Os planos à curto (e médio) prazo ocupam o período de 1 a 5 anos e definem o conjunto de procedimentos de extração do minério conduzindo o desenvolvimento e produção desde a sua configuração inicial, até o limite de lavra estabelecido no planejamento ao longo prazo. Finalmente, o planejamento operacional, que dura no máximo 1 ano e subdivide-se em meses e dias, constitui um guia essencial aos operadores da mina, para que sejam atingidos objetivos imediatos da lavra (o dia à dia). Relacionando os parâmetros de amostragem com o tipo de planejamento fica claro que a densidade de informações no planejamento operacional (quantidade de amostras, espaçamento entre elas, volume) deve ser maior do que os de médio e longo prazo. O mesmo acontece quando se considera a reserva medida em comparação com as reservas indicadas e inferidas. FASE INICIAL DOS TRABALHOS DE AMOSTRAGEM Quando os corpos mineralizados afloram os dados iniciais do programa de amostragem é mais facilmente equacionado (devido às determinações das características internas do corpo). Contudo, a situação geral em regiões de extenso e intenso capeamento consiste em não se dispor de dados suficientes para o planejamento e execução da amostragem. Desta forma há alguns arranjos para o posicionamento dos pontos de amostragem. Um dos arranjos é denominado cruz de amostragem, no qual duas seções de serviços são posicionadas em ângulo reto uma com a outra (Figura 1). A partir de um nó inicial, posicionado onde supostamente está a parte central (esta parte central é determinada através de outros métodos de prospecção) começa-se a amostragem. Os braços da cruz se desenvolverão a partir do nó central. Figura 1: Cruz de Amostragem Um segundoarranjo de retículo de prospecção para amostragem começa com um nó inicial nas mesmas condições descritas anteriormente (Figura 2). Neste caso executam- se 4 poços (por exemplo) ao redor do nó inicial, em uma distância considerada razoável em função do que estamos investigando. Este retículo pode ser quadrangular ou retangular. Figura 2: Retículo ou Malha Exploratória. Durante a elaboração do programa de pesquisa alguns dados adicionais devem ser determinados. São eles: i. Custo e Tempo de realização dos serviços ii. Facilidades disponíveis para amostragem iii. Mão de Obra, etc MÉTODOS DE AMOSTRAGEM A tomada de amostras é uma das fases mais difíceis da investigação dos depósitos minerais. Há diferentes métodos de amostragem cujo emprego é função dos fatores geológicos que condicionam a variabilidade natural. A amostragem pode produzir material que eventualmente contenha teor maior que o teor real, ou o contrário, ou ainda pode fornecer material com granulação diferente da verdadeira, etc. Deve ser lembrado que quanto maior o número de amostra, maior será a probabilidade de que a média determinada se situe próximo da probabilidade real. Caso a variabilidade da propriedade a ser investigada seja pequena toma-se um pequeno número de amostras, caso contrário um número maior. Em consequência é necessário um conhecimento prévio sobre a variabilidade natural, para que melhor seja definido o método a ser utilizado. Os dados prévios sobre a variabilidade são determinados por: 1) Amostragem preliminar; 2) Analogia com corpos mineralizados (dados bibliográficos); 3) Definição da confiabilidade desejada ou da precisão necessária. Além da variabilidade natural do depósito, durante a tomada de amostras variabilidades podem ser introduzidas à amostra. Existem duas causas responsáveis pela variabilidade amostral: i. Perda de material durante a tomada da amostra; ii. Contaminação por mistura de material não pertencente à amostra. Estes erros podem estar sendo introduzidos por: a) Pela existência de recipientes de coleta contaminados com material de outra amostra; b) Pela adição de material estranho na amostra (por exemplo no desmoronamento de parede de amostragem); c) Pelo uso inadequado do equipamento; d) Por causa do retículo de amostragem. Ressalta-se que a perda de material deve ser sempre evitada, porque a parcela perdida pode conter porção considerável da substância de interesse econômico. Por exemplo, durante a sondagem em rocha friável constituída por fragmentos duros imersos em matriz de granulação fina, pode-se recuperar a totalidade dos fragmentos e recuperar pouca matriz (subestimar ou superestimar). Um outro exemplo de aumento de variabilidade ocorre na amostragem de um depósito em aluvião. É sempre desejável abrir um determinado número de poços para que estes resultados sejam comparados com os serviços de sondagem, pois o diâmetro maior do poço garante que os seixos de tamanho variado e que pertencem à população sejam coletados. Além disto, o erro de aumento de variabilidade pode ser introduzido pelo operador. MÉTODOS DE AMOSTRAGEM NA PESQUISA MINERAL SISTEMA MÉTODO Pontual 1) Amostras Individuais (Amostragem de Mão) 2) Fragmentos (Lascas) 3) Rocha Desmontada Linear 1) Canal (Canaletas) 2) Poço (Poço de Inspeção/Poços de Prova/Poço de Pesquisa) 3) Trincheira 4) Galeria (Subterrânea) 5) Sondagem 6) Perfuratriz (Caso específico) Volumétrico 1) Poços 2) Trincheiras 3) Galerias Podendo ser total ou parcial. 1) AMOSTRAGEM PONTUAL a) Amostras Individuais É o método mais simples de amostragem. Em campanhas de mapeamento geológico, amostras individuais ou amostras de mão constituem os representantes da rocha aflorante. Estas amostras são relativamente pequenas com 0,5 à 2,0 quilos de material e podem servir para o planejamento da amostragem em outra fase da investigação. As amostras de mão são muito úteis para determinação do conteúdo mineralógico e dados preliminares de variabilidade e teor. Algumas considerações com relação às amostras de mão: As rochas expostas podem representar as porções que são mais resistentes à ação intempérica. Em alguns locais são difíceis de coletar (lajedos de granitos). Além disso podem apresentar parâmetros diferentes quando comparados com o mesmo material em profundidade devido à alteração do material. Algumas regras para tornar mais significativa à amostragem por amostras individuais são: i. Coletar amostras que pertençam à unidade de interesse; ii. Coletar amostras no contato do corpo mineralizado com a sua encaixante e onde há existência de variações estruturais; iii. Coletar amostras em locais de variação da trama; iv. Coletar amostras de rocha fresca (caso isto seja objetivo); v. Coletar duas sequências de amostras (2 operadores diferentes e comparar); vi. Coletar amostras com tamanhos idênticos ou o mais próximo possível. b) Amostragem por fragmentos (em frente de lavra) Este tipo de amostragem é utilizado preferencialmente em corpos delgados (centímetros a poucos metros), nos quais o teor é homogeneamente distribuído. O número de fragmentos a serem tomados depende da variabilidade do depósito mineral. Caso o corpo tenha granulação fina a muita fina e estrutura homogênea, alguns fragmentos são representativos do depósito. Este número cresce gradualmente com o aumento da heterogeneidade estrutural e granulométrica. A vantagem do método é o alto rendimento, pois um amostrador coleta material de área superior a 50 metros quadrados, por turno de trabalho. A principal desvantagem está relacionada com o volume ou peso constante de cada fragmento que representa uma variável difícil de ser mantida. c) Amostragem por fragmentos em rocha desmontada Este método consiste em amostrar material desmontado após uma detonação. Em geral lança-se um retículo sobre a pilha e, em cada nó toma-se um volume de material. A amostra final será composta pelo agrupamento de frações diversas. Um grande problema deste método é manter correta a proporção de material fino e grosso, durante a amostragem, que deve ser igual à observada em toda a pilha. Caso a parede desmontada tenha a forma irregular, dificilmente a amostra será representativa. O mesmo acontecerá quando materiais diferentes em proporções diversas ocorrem na parede do material desmontado. O Método é rápido e barato, porém não se aplica em corpos delgados ou de média espessura. A amostragem por fragmentos em rocha desmontada, é no entanto, extremamente comum e usual na pesquisa mineral de rochas ornamentais (mármores, granitos, quartzitos, entre outros). Como tal pesquisa consiste na busca de afloramentos rochosos propícios, após a identificação dos alvos (pontos de coleta de amostra – quase sempre afloramentos rochosos), procede-se com a abertura de uma “lasca” ou “porções” do afloramento com uma pequena detonação. Para tanto, uma equipe percorre o terreno onde ocorre a pesquisa mineral levando equipamentos apropriado (explosivos – cordel, pequena quantidade de granulado/ANFO ou pólvora e estopim, assim como perfuratriz manual – martelete à gasolina e hastes e cone-bits), executa alguns poucos furos rasos (2 a 4 são suficientes), procede-se com o preenchimentos dos furos com o explosivo em questão e realiza-se a detonação. Tal desmonte, de pequeno impacto, têm a única função de “abrir” lascas ou porções na rocha no ponto determinado (afloramento). Tais lascas ou fragmentos constituem o material que será coletado como amostra, para fins de ensaios de caracterização (desgaste abrasivo amsler, caracterização petrográfica e mineralógica, ensaio de alterabilidade, índices físicos, flexão em 3 ou 4 pontos, etc) da rocha ornamental em questão, assim como para definição de seu padrão estético (uma amostra será serrada e polida, gerando um produto similar à chapa a ser produzidadesse tipo de rocha, porém em tamanho menor ou pequeno – tal amostra destina-se a verificação da aceitação pelo mercado de tal rocha ornamental). As figuras a seguir mostram os procedimentos de amostragem por fragmentos em rocha desmontada, como partes dos trabalhos de pesquisa de Quartzito, no interior (sertão) da Bahia, município de Oliveira dos Brejinhos, pela empresa Mineração Graniti. 2) AMOSTRAGEM LINEAR a) Amostragem de Canal Este tipo de amostragem consiste na abertura de pequenas canaletas ou chanfros abertos diretamente no material de interesse. O canal é realizado de modo a coincidir com a maior variabilidade do corpo mineral, a qual em geral é paralela à direção da espessura. O procedimento para coleta de amostra é simples, porém é lento e necessita no mínimo de 2 pessoas, um retirando e a outra coletando o material em recipiente apropriado. Todo material escavado é recolhido. A figura acima ilustra as situações comuns em relação ao posicionamento e distribuição dos canais. É muito comum da amostragem por canaletas ser executada associada à amostragem por Poços ou Trincheiras. No caso de poços os canais são verticais. Quando a mineralização é muito variável em termos de teor e possui pequena espessura é usual abrirem-se 2 ou 3 canais na mesma, para compor uma amostra representativa da frente exposta. Em situações em que há variações de teor em função de diferentes tipos de minério (vide figura abaixo), a amostragem é feita de modo seccional, adotando-se a espessura de cada tipo amostrado no canal, que se constituirá em diferentes amostras. Nos túneis os canais ainda podem ser feitos no teto. Uma questão de grande importância na amostragem por canal está relacionada com a presença de material estéril contido no minério. Este material estéril deve ou não ser amostrado? Em princípio, a decisão depende do método de lavra e do processo de concentração. Desta forma, intercalações estéreis com milímetros e mesmo centímetros de espessura podem não ser eliminadas durante a lavra. Por outro lado, as intercalações podem conter mineralizações não econômica, mas que, durante o beneficiamento deverá ser recuperada necessariamente. Este tipo de amostragem é indicado em quase todos os depósitos minerais. Porém não deve ser empregada em corpos de minério cuja forma seja altamente irregular e contra- indicada em minérios brechados e para mineralizações de metais como Au e Pt caso os corpos mineralizados sejam pequenos e com distribuição errática. b) Amostragem por poços Poço de prova ou Poço de Inspeção em solo é uma escavação vertical, de seção circular (1 m de diâmetro), quadrada ou retangular (80 cm x 1,20 m), com dimensões mínimas suficientes para permitir o acesso de um observador para a inspeção visual das paredes e do fundo, bem como a retirada de amostras representativas, deformadas e/ou indeformadas. Normalmente são escavados até a profundidade de 20 m (embora em alguns casos podem atingir 60 m). Figura 12: Amostragem por Poços associada à canaletas (paredes do Poço), Projeto Sincorá – Ferro, Bahia. A amostragem por poços se processa, em geral, em minérios brandos a medianamente duros, não pedregosos e com aquífero mais profundo que a extensão estimada para os poços, como um todo. Em programas de prospecção mineral, poços de inspeção são identificados pelas letras PI, seguidas de número indicativo. Em cada poço, o número indicativo deverá ser sempre crescente e sequencial, independentemente de local, fase ou objetivo da prospecção. A escavação é feita com ferramentas comuns (picaretas, alavanca, pá) usadas em separado ou combinadas com meios mecânicos. O material escavado é retirado com baldes que são soerguidos por meio de sarilho (um cilindro de madeira, apoiado em dois suportes laterais, uma corda se enrola no cilindro, através do giro transmitido a uma manivela) ou guincho elétrico. Em qualquer caso um homem trabalha no fundo do poço e outro na superfície. Figura 13: Poço de Prova (Seção Circular). Figura 14: Poços de Prova (Seção Quadrada). Nos primeiros metros de avanço, o material escavado pode ser diretamente paleado para a superfície. Os poços são protegidos das águas de chuva por meio de uma valeta que à circunda, e uma vez concluídos e não obstruídos, são cercados com arame farpado. Não existe um espaçamento específico entre os poços. Em geral são dispostos segundo um retículo regular cujo lado é função da variabilidade do material. Ressalta-se que o volume da amostra também depende da variabilidade do material (minério). Dessa forma, para depósitos de bauxita a amostragem nos poços é feita por canaletas e em placeres diamantíferos a amostragem é volumétrica. Um vez abertos os poços, o material retirado do corpo de minério pode ser usado para amostragem volumétrica (todo o material oriundo do poço constitui 1 amostra). Em outras situações para cada balde que sai, um outro é eliminado. Contudo, costuma-se cortar canais verticais nas paredes dos poços. Se o poço possuir seção retangular/quadrada, os canais são abertos em cada parede do poço; caso a seção seja circular abrem-se canais a cada 90°. O material coletado será analisado separadamente (amostragem por canaletas). Se os resultados forem semelhantes, dentro de limites aceitáveis, passa-se a amostrar por meio de apenas um canal. Os poços só são executados na amostragem de depósitos minerais aflorantes ou com delgado capeamento estéril. Quando comparados com a amostragem por sondagem, verifica-se que a execução de poços é mais lenta (o rendimento de abertura cai com o aprofundamento do poço) e mais dispendiosa, especialmente se os poços forem mais profundos ou exigirem escoramento. Por outro lado, os poços exibem melhor o corpo mineral, a amostragem é mais facilitada, o acesso é imediato e permitem que dele saiam às galerias subterrâneas. Os maiores inconvenientes na sua execução são: i. A existência de fragmentos de rocha estéril intercalados com o material mineralizado; ii. A presença de água; iii. A instabilidade das paredes, em terrenos friáveis. c) Amostragem por trincheiras A amostragem por trincheiras é bastante usada em corpos de espessura discreta e de mergulho médio a alto. Elas permitem o exame direto do corpo (pode ser associado ao mapeamento geológico das paredes da trincheira) e a execução de canais ou a amostragem volumétrica. As trincheiras são escavações lineares (de profundidade variável) executadas em terrenos horizontalizados e são abertas manualmente (com uso de ferramentas simples) ou através de equipamento pesado de alta produtividade (por exemplo retroescavadeiras). São normalmente executadas em terrenos de consistência baixa a média, quando o minério está exposto ou capeado com estéril pouco espesso. Caso o terreno seja muito brando, não é prático abrir trincheiras se o grau de umidade for elevado. Quando as trincheiras são escavadas com picaretas e pás (e, por vezes, com auxílio de furação por desmonte com explosivos), sua profundidade é limitada a cerca de 2,5 m, que é a altura máxima para o paleamento do material escavado para os bordos. Caso o terreno permita, o material poderá ser retirado com carrinho de mão para um extremo da trincheira, e em seguida, empilhado fora da mesma. Trincheiras escavada pela empresa Altamira Gold, no Projeto de Ouro Cajueiro, na qual foram escavados 610 m lineares (de um total previsto de 1.200 m) situado no Mato Grosso e Pará, Brasil, e antes de se iniciar a campanha de sondagem. Ressalta-se que caso se utiliza retroescavadeiras o rendimento do trabalho é elevado e dependendo da localização dos serviços eles ficam mais baratos. A largura da trincheira é função do equipamento de trabalho e da estabilidade dos taludes nos dois lados das mesmas. As paredes podem ser verticalizadas, ou terem taludesde 71°, 60° ou mesmo 45°. Para o fundo da trincheira exige-se uma largura mínima, de cerca de 60 cm, enquanto a largura do nível do solo é função do talude. A distância entre as trincheiras será ditada pelo comportamento estrutural do corpo e pelas condições topográficas. As trincheiras perpendiculares (transversais) ao “Trend” (maior dimensão do corpo mineral – comprimento) têm por objetivo (dentre outros) verificar relações de contato, continuidade de uma sequência de rochas e relações estratigráficas. Aquelas paralelas (longitudinais) ao “trend” visam principalmente verificar a continuidade do corpo mineralizado. A) Medição e piquetagem B) e D) Coleta de Amostras C) Mapeamento geológico. Todos os procedimentos ocorreram via amostragem por trincheiras, conjuntamente com sondagem, e foram realizados no alvo “Cajueiro”, da empresa Altamira Gold, que resultaram na descoberta de mineralização de ouro na divisa dos estados do MT e PA, com teores próximo de 8,9 g/t Au. O comprimento da trincheira dependerá da regularidade dos corpos (vide figura abaixo). d) Amostragem por Galerias As galerias subterrâneas, do mesmo modo que poços e trincheiras, são serviços de pesquisa mineral que podem ser utilizados para fins de amostragem. Essas são utilizadas para investigar corpo tabulares subterrâneos de mergulho intermediário a forte, tanto na forma de camada como na forma de veios. Além da amostragem volumétrica, elas permitem a realização de amostragem por fragmentos, por canais, em rocha desmontada ou a locação de sondas geológicas em suas extremidades ou extensão. Dentre os métodos que permitem amostragem, a abertura de galerias é o mais caro e que exige maior técnica. Por isso só deve ser feita quando as possibilidades de empregos de serviços de superfície se esgotam (tais como poços ou trincheiras) e quando as sondagens têm que ser complementadas com serviços subterrâneos. A amostragem praticada nas escavações subterrâneas é feita principalmente por meio de fragmentos e canais. As escavações subterrâneas, quando utilizadas não só para amostragem, mas também com a finalidade de definir a geometria do corpo mineral devem ser executadas no próprio corpo. Neste caso são estreitas e nem sempre regulares.
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