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WBA0843_v1.0 Fundamentos básicos de geotecnia em mineração Resíduos de mineração e sistema de disposição Definição e características dos resíduos estéreis e rejeitos Bloco 1 Eduarda Pereira Barbosa Resíduos de mineração A mineração é uma atividade industrial muito importante para economia do Brasil. Todavia, sua atividade de exploração de recursos naturais promove impactos ambientais, uma vez que gera grande volume de resíduos, na ordem de milhões de metros cúbicos. Figura 1 – Produção mineral do Brasil. em 2019 Fonte: adaptada de https://www.gov.br/anm/pt-br. Acesso em: 11 jan. 2022. Resíduos de mineração A quantidade de resíduos gerados pela mineração depende de diversos fatores, como a localização da jazida, os processos utilizados para extração do minério e a concentração da substância mineral. A quantificação de resíduos produzidos na mineração é uma tarefa complexa, visto a diversidade de operações e tecnologias utilizadas no processo de extração e beneficiamento do minério. Resíduos de mineração Os resíduos de mineração são classificados de forma distinta por diversas legislações e normas. Aqui, é apresentada a classificação estabelecida pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT, 2017a, 2017b). • Estéril: todo e qualquer material não aproveitável economicamente, cuja remoção se torna necessária para a lavra de minério. • Rejeito: todo e qualquer material descartado durante o processo de beneficiamento de minérios. Estéreis São compostos por rochas, materiais friáveis e cobertura de solo, que precisam ser removidas para permitir o acesso ao corpo de minério e garantir, assim, segurança dos trabalhos na área da mina. Portanto, são os materiais inicialmente escavados que não possuem valor econômico durante a extração. Os estéreis correspondem às camadas sobrejacentes ou intercaladas ao corpo do minério e são individualizados no processo de lavra. Rejeitos São materiais originários do processo de beneficiamento a que o minério é submetido, no qual são realizados operações para remoção das impurezas (ganga), a fim de aumentar a qualidade ou teor do bem mineral. O beneficiamento pode ter também como objetivo padronizar o produto, como é o caso da separação de rocha britada por granulometria ou, ainda, a separação da areia de material fino argiloso, para serem empregados como agregados na construção civil. Resíduos de mineração Os estéreis possuem uma composição diversa, tal que pode ter fragmentos de rochas e frações de solos misturados. Nesse sentido, sua composição está relacionada à área de extração sendo influenciada pela estratigrafia e geologia do local de implantação da mina. Os rejeitos possuem granulometria caracteristicamente fina, que varia de coloides a areias, cujas dimensões dos grãos dependem do tipo de minério e do método de beneficiamento utilizado na lavra. Resíduos de mineração A geração de rejeitos e estéreis ocorre de forma distinta entre as tipologias de minérios metálicos e não metálicos. • A mineração dos não metálicos: tem maior potencial de gerar estéreis, como é o caso das minas de agregados para construção civil. • A mineração de minerais metálicos: tem potencial capacidade de gerar maior volume de rejeitos, devido, principalmente, à necessidade de beneficiamento mineral, como é o caso do beneficiamento do minério de ferro. Potencial poluidor dos resíduos de mineração Os resíduos estéreis, geralmente, possuem baixo ou nenhum potencial poluidor do meio ambiente, visto que é composto por materiais inertes. As características dos rejeitos dependem do tipo de minérios e das operações envolvidas em seu beneficiamento, tal que podem ter em sua composição metais pesados, radioativos, produtos químicos, entre outros, que possuem elevado potencial poluidor, tanto da água quanto do solo, dependendo de como é feita a disposição. Resíduos de mineração e sistema de disposição Sistema de disposição dos resíduos estéreis e rejeitos Bloco 2 Eduarda Pereira Barbosa Sistema de disposição dos resíduos estéreis e rejeitos A atividade de mineração gera resíduos e seu armazenamento representa um dos mais complexos fatores que preocupa a sociedade técnica e civil, principalmente, devido aos acidentes ocasionados nos últimos anos, por falhas em barragens de mineração. O sistema adotado para disposição dos estéreis e rejeitos depende das características físicas e químicas do resíduo. Além disso, deve ser levado em conta também as peculiaridades das áreas a serem utilizadas para disposição temporária ou permanente dos materiais. Sistema de disposição dos resíduos estéreis e rejeitos A disposição dos resíduos de mineração deve ser feita de acordo com o projeto técnico, conforme estabelecido na Norma Reguladora de Mineração n. 19 do constante, na Portaria no 237 do DNPM, de 18 de outubro de 2001. A Norma Reguladora de Mineração n. 19, define oito critérios técnicos que devem ser atendidos em projeto. Em suma, esses critérios indicam medidas que devem ser atendidas e observadas quanto a preservação ambiental, preservação dos recursos hídricos e limites de segurança para operação e manutenção dos dispositivos de armazenamento dos resíduos. Sistema de disposição dos resíduos estéreis e rejeitos Para atender aos requisitos constantes na Portaria n. 237 do DNPM, a ABNT introduz duas normas para a elaboração e apresentação de projeto de disposição dos resíduos de mineração: • NBR 13028: norma destinada a disposição de rejeitos de beneficiamento, contenção de sedimentos gerados por erosão e reservação de água em mineração (ABNT, 2017a). • NBR 13029: norma destinada a disposição de estéril gerado por lavra de mina a céu aberto ou de mina subterrânea (ABNT, 2017a). Sistema de disposição dos estéreis Os materiais estéreis, por serem considerados resíduos sem reatividade com o solo e possuir baixo grau de saturação, são comumente dispostos em pilhas. As pilhas de estéreis podem ser formadas por dois métodos: • Método ascendente: possui geometria pré-estabelecida e previsão de sistema de drenagem, garantindo, assim, estabilidade ao maciço. • Método descendente: não faz qualquer controle geotécnico, visto que o material é depositado de forma direta a partir da altura final da pilha. Sistema de disposição dos rejeitos A disposição dos rejeitos pode ser por diferentes sistemas: • Subaquático. • Subterrâneo. • A céu aberto: • Superfície. • Reservatório. Sistema de disposição subaquática dos rejeitos É um método em desuso, pois pode gerar impactos ambientais irreversíveis, principalmente, aos ecossistemas aquáticos. Recomendável quando o rejeito possui elevado teor de finos e que contém, em sua composição, sulfetos. Dessa forma, a deposição subaquática evita que o rejeito oxide em contato com o ar e, consequentemente, mobilize metais e forme drenagem ácida. Sistema de disposição subterrânea dos rejeitos Quando se formam câmaras devido a extração do minério, o rejeito pode ser depositado neste espaço por bombeamento até seu preenchimento completo. Recomendável utilizar este método quando o rejeito se apresenta como inerte e sem perigos em potenciais de contaminação do solo e da água. O uso dessa técnica permite que o rejeito seja utilizado como piso de trabalho durante a exploração do minério e suporte para as paredes das escavações. Sistema de disposição a céu aberto em superfície dos rejeitos • Pilha de rejeito: demanda que seja extraído a água da polpa. Em seguida, o material é depositado de forma direta em bancos de areias e praias e deixado para secar exposto ao ar. • Em pit: o rejeito é depositado a úmido, tal que pode ser de maneira paralela a extração do minério ou após a conclusão da extração. Sistema de disposição a céu aberto em superfície dos rejeitos Figura 2 – Método de deposição de rejeito em pit em paralelo a extração do minério Fonte: adaptada de Ritcey (1986). Sistemade disposição a céu aberto em superfície dos rejeitos Figura 3 – Método de deposição de rejeito em pit após a extração completa do minério Fonte: adaptada de Ritcey (1986). Sistema de disposição a céu aberto em reservatório dos rejeitos É o método de deposição de rejeito mais utilizado no Brasil, no qual utiliza-se de barragens ou diques para alocar os rejeitos. Demanda por uma construção de reservatório estanque para conter o resíduo e impedir que ocorra infiltração dos efluentes nocivos. Além disso, deve ser assegurada a drenagem e estabilidade do maciço construído. Resíduos de mineração e sistema de disposição Métodos construtivos para alteamentos sucessivos Bloco 3 Eduarda Pereira Barbosa Métodos construtivos para alteamentos sucessivos O alteamento é um método para aumentar a capacidade das barragens de rejeitos. Em função da direção dos alteamentos em relação ao dique inicial, o alteamento pode ser feito por três métodos diferentes: • Método de montante. • Método de jusante. • Método da linha de centro. Método de montante Figura 4 – Método de montante para alteamento da barragem de rejeito Fonte: adaptada de Vick (1981). Método de montante Vantagens: • Menor volume de material (empréstimo, estéreis ou rejeitos) para realizar os alteamentos. • Maior velocidade de alteamento. • Facilidade de operação. • O alteamento pode ser feito em topografias íngremes. Método de montante Desvantagens: • Baixa segurança, visto que a linha freática se forma próximo ao talude da jusante. Figura 5 – Linha freática elevada na barragem de rejeito alteada pelo método de montante Fonte: adaptada de Silveira e Reades (1973). Método de montante Desvantagens: • Susceptibilidade à liquefação devido as operações ou vibrações naturais (sismos), causadas por equipamentos. • A superfície crítica de deslizamento pode passar pelos rejeitos sedimentados. Figura 6 – Superfície provável de ruptura passa pelos rejeitos na barragem de rejeito alteada pelo método de montante Fonte: adaptada de Silveira e Reades (1973). Método de montante Desvantagens: • Possibilidade de ocorrência de piping devido à linha freática estar muito próxima do talude de jusante. Figura 7 – Risco de ruptura por piping na barragem de rejeito alteada pelo método de montante Fonte: adaptada de Silveira e Reades (1973). Método de jusante Figura 8 – Método de jusante para alteamento da barragem de rejeito Fonte: adaptada de Vick (1981). Método de jusante Figura 9 – Método de jusante para alteamento da barragem de rejeito com enrocamento Fonte: adaptada de Nieble e Rocha (1976). Método de jusante Vantagens: • Sistemas de drenagem contínuos permite o controle das superfícies freáticas. • Não é susceptível à liquefação devido as operações ou vibrações naturais (sismos), causadas por equipamentos durante a construção e manutenção das barragens. • As operações permitem a compactação de toda estrutura. • Nos alteamentos podem ser utilizados resíduos estéreis. Método de jusante Desvantagens: • Demanda por grandes volumes de material nas primeiras etapas da construção. • Necessidade de sistema de drenagem eficiente. • Investimento inicial pode ser elevado em função da complexidade dos diques de partida e de enrocamento e dos sistemas de drenagens. Método da linha de centro Figura 10 – Método da linha de centro para alteamento da barragem de rejeito Fonte: adaptada de Nieble e Rocha (1976). Método da linha de centro Vantagens: • Facilidade na construção. • Eixo dos alteamentos permanece constante. • Redução do quantitativo de material em relação ao método de jusante. Método da linha de centro Desvantagens: • Demanda por sistemas de drenagem e sistemas de contenção a jusante. • Necessidade operações complexas para disposição mecânica a jusante. • Investimentos globais inicias podem ser elevados por conta da necessidade de equipamentos específicos. Métodos construtivos para alteamentos sucessivos A escolha do método construtivo deve levar em conta as características do material e os mais diversos fatores envolvidos, uma vez que cada método apresenta vantagens e limitações. Para tanto, cabe ao profissional de engenharia comparar os métodos e avaliar e ponderar entre aspectos técnicos, econômicos e ambientais, a fim de adotar um alternativa mais adequada para o alteamento das barragens de rejeitos. Teoria em Prática Bloco 4 Eduarda Pereira Barbosa Reflita sobre a seguinte situação Suponha que você é o (a) engenheiro (a) que foi contratado (a) para elaborar o projeto de disposição do rejeito de mineração de ferro, em uma mina localizada Carajás (PA.) Ao avaliar os processos de beneficiamento do minério, constatou que o resíduo gerado era filtrado ao final do processo, no intuito de reduzir significativamente a quantidade de água da polpa. Você constatou, tanto em projeto topográfico quanto em campo, que a área licenciada para disposição do rejeito era muito plana. Diante dessa situação, argumente e aponte qual tipo geométrico de pilha é mais adequado para disposição final desse rejeito. Norte para a resolução... Dados: Rejeito filtrado: o material produzido não necessita de sistema de drenagem sofisticado para secagem do resíduo. Topografia plana: o terreno destinado a disposição do rejeito possui superfície plana. Diante desta situação, é possível escolher: • Pilha de encosta. • Pilha de crista. • Pilha em formato de pirâmide. Norte para a resolução... Decisão mais adequada é a pilha bolo de noiva, visto que essa geometria permite que o material seja disposto em taludes com inclinações relativamente elevadas, pois o terreno é plano e o resíduo filtrado, geralmente, possui ângulo de repouso natural elevado. Além disso, deve ser verificada a possibilidade de realizar a base com menor razão entre largura e comprimento para permitir maiores taxas de alteamentos. Fonte: adaptada de Hawley e Cunning (2017). Figura 11 – Pilha em formato de pirâmide (bolo de noiva) Dica do (a) Professor (a) Bloco 5 Eduarda Pereira Barbosa Dica da professora • Assista ao vídeo do engenheiro Felipe Rodrigues, de 31 de janeiro de 20219, que mostra como foi feita a barragem de Brumadinho (MG). • Acesse o Youtube e busque pelo vídeo em O Canal da Engenharia. Referências ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13028 – Mineração: elaboração e apresentação de projeto de barragens para disposição de rejeitos, contenção de sedimentos e reservação de água - Requisitos. Rio de Janeiro: ABNT, 2017a. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13029 – Mineração: elaboração e apresentação de projeto de disposição de estéril em pilha. Rio de Janeiro: ABNT, 2017b. BRASIL. Agência Nacional de Mineração. Anuário Mineral Brasileiro: principais substâncias metálicas. Brasília: ANM, 2020. HAWLEY, M.; CUNNING, J. Guidelines for mine waste dump and stockpile design. CSIRO Publishing, 2017. Referências NIEBLE, C. M.; ROCHA, R. dos S. Método construtivo usa rejeitos para construir barragem de deposição. Construção Pesada, v. 6, n. 70, p. 90-96. São Paulo, 1976. RITCEY, G. M. Tailings management: problems and solutions in the mining industry. Amsterdam: Elservier Science Publishers, 1989. SILVEIRA, E. B. da S.; READES, D. W. Barragens para contenção de rejeitos. In: IX Seminário Nacional de Grandes Barragens. Anais... SNGB, tema, v. 2, 1973. VICK, S. G. Planning, design and analysis of tailings dams. New York: Wiley International, 1983. Bons estudos! Fundamentos básicos de geotecnia em mineração Resíduos de mineração e sistema de disposição Resíduos de mineração Resíduos de mineração Resíduos de mineração Estéreis Rejeitos Resíduos de mineração Resíduos de mineração Potencial poluidor dos resíduos de mineração Resíduos de mineração e sistema de disposição Sistema de disposição dos resíduos estéreis e rejeitos Sistema de disposição dos resíduos estéreis e rejeitos Sistema de disposiçãodos resíduos estéreis e rejeitos Sistema de disposição dos estéreis Sistema de disposição dos rejeitos Sistema de disposição subaquática dos rejeitos Sistema de disposição subterrânea dos rejeitos Sistema de disposição a céu aberto em superfície dos rejeitos Sistema de disposição a céu aberto em superfície dos rejeitos Sistema de disposição a céu aberto em superfície dos rejeitos Sistema de disposição a céu aberto em reservatório dos rejeitos Resíduos de mineração e sistema de disposição Métodos construtivos para alteamentos sucessivos Método de montante Método de montante Método de montante Método de montante Método de montante Método de jusante Método de jusante Método de jusante Método de jusante Método da linha de centro Método da linha de centro Método da linha de centro Métodos construtivos para alteamentos sucessivos Teoria em Prática Reflita sobre a seguinte situação Norte para a resolução... Norte para a resolução... Dica do (a) Professor (a) Dica da professora Referências Referências Bons estudos!