GEOLOGIA DE MINA NA SAMARCO MINERAÇÃO: UM SUPORTE AO PLANEJAMENTO DE CURTO PRAZO / CONTROLE DE QUALIDADE, COM ÊNFASE NO CONTROLE MINERALÓGICO E NA PREVISIBILIDADE DO COMPORTAMENTO DOS TIPOS DE MINÉRIO NO PROCESSO

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GEOLOGIA DE MINA NA SAMARCO MINERAÇÃO: UM SUPORTE AO PLANEJAMENTO DE CURTO PRAZO / CONTROLE DE QUALIDADE, COM ÊNFASE NO CONTROLE MINERALÓGICO E NA PREVISIBILIDADE DO COMPORTAMENTO DOS TIPOS DE MINÉRIO NO PROCESSO�
Álvaro Gabriel Domingues Costa�
Fabiano José Oliveira Costa�
Leonardo Esteves Bonfioli� 
Marcela Leocádio Rodrigues� 
RESUMO
A Geologia de Mina na Samarco consiste na adequação do modelo geológico-tipológico, concebido para o Planejamento de Longo Prazo, à escala de trabalho do Planejamento de Curto Prazo e Controle de Qualidade, através do adensamento das informações de pesquisa para utilização, na atualização do modelo tipológico, no controle diário das variáveis mineralógicas e no acompanhamento da performance do blending de minério nas várias etapas do processo. A metodologia consiste no mapeamento tipológico das frentes de lavra, atualização do modelo, estimativa e monitoramento dos teores mineralógicos e acompanhamento do comportamento do blending de minério, buscando um refinamento da caracterização tipológica. Essas informações são utilizadas pelo Planejamento de Curto Prazo no sequenciamento das variáveis físicas, químicas e mineralógicas e pelo Controle de Qualidade, que procura estacionarizar essas variáveis no minério alimentado. Os resultados esperados são, uma maior confiabilidade das informações do modelo de blocos, utilizadas pelo Planejamento de Curto Prazo, maior precisão da estimativa dos teores mineralógicos, na Programação Diária de Lavra, e uma maior precisão das proporções dos tipos de minério no blending alimentado, minimizando, assim, a variabilidade do R.O.M., melhorando a previsibilidade do comportamento do minério simulado e ampliando as possibilidades de estudo, quanto à caracterização tipológica e tecnológica.
Palavras-chave: Geologia de Mina, Controle Mineralógico, Caracterização Tipológica 
1) Introdução
A Samarco Mineração S.A. realiza lavra e beneficiamento de itabiritos friáveis com baixo a médio teor em Fe, transporte de concentrado via mineroduto e produção de pelotas e pellet feed. Suas jazidas, localizadas nos municípios de Mariana e Ouro Preto, constituem uma reserva da ordem de 5 bilhões de toneladas, sendo que a capacidade atual de produção anual gira em torno de 12,8 milhões de toneladas de pelotas e 2,2 milhões de toneladas de pellet feed. A lavra iniciou-se na Mina do Germano, em 1977, passando após sua exaustão, em 1992, para jazidas do Complexo Alegria.
As principais etapas dos processos de beneficiamento e tratamento do mix de minério consistem em britagem, moagem, deslamagem, flotação convencional, remoagem, flotação em coluna, bombeamento por mineroduto, filtragem da polpa, pelotamento e queima das pelotas. 
Atualmente, a alimentação da usina de concentração é feita com um blending de minérios provenientes de três minas distintas, Alegria 3/4/5, Alegria 1/2/6 e Alegria 9. O R.O.M. é transportado por sistema de correias de longa distância, levando no máximo 6 horas para alimentar a usina, não havendo pilhas de homogeneização intermediárias. O concentrado produzido é bombeado para a usina de pelotização. 
Utilizando como critério fundamental para a diferenciação entre os corpos dos diversos tipos de minério, a composição mineralógica dos itabiritos, e ainda, suas características físicas e comportamento no processo de flotação, foram propostos modelos geológico-tipológicos para cada uma das jazidas.
O objetivo deste trabalho é apresentar a metodologia da atividade de Geologia de Mina, que está sendo desenvolvida no Departamento de Mineração da Samarco. Essa atividade consiste na identificação dos tipos de minério nas frentes de lavra, atualização do modelo geológico-tipológico, estimativa das variáveis mineralógicas e acompanhamento da performance do blending de minério no processo. Esse conjunto de dados servirá de suporte para o Planejamento de Curto Prazo e Controle de Qualidade.
2) Aspectos Geológicos
As reservas da Samarco Mineração estão localizadas no chamado Complexo Alegria, localizado na porção leste do Quadrilátero Ferrífero, fazendo parte do Sinclinal de Alegria, estrutura formada por rochas do Supergrupo Rio das Velhas e Supergrupo Minas [1]. 
A formação ferrífera encontra-se na Formação Cauê do Grupo Itabira, pertencente ao Supergrupo Minas. Estão presentes nessa formação diversos tipos de itabiritos, outros materiais ferruginosos como cangas, brechas e hematitas compactas, e ainda, rochas não ferruginosas como quartzitos, filitos, filitos dolomíticos, xistos e metabasitos.
A gênese dos minérios do Complexo Alegria é explicada pela atuação de eventos tectonometamórficos sobre sedimentos ferríferos, durante o Pré-Cambriano, e posterior superposição de processos de enriquecimento supergênico do Fe, ocorridos a partir do Cenozóico. Essa combinação de fenômenos originou itabiritos, em geral friáveis a pulverulentos, enriquecidos em ferro e apresentando assembléias variadas entre os minerais: martita, especularita, goethita e magnetita.
3) Caracterização Tipológica dos Minérios
A utilização da composição mineralógica como principal critério para a diferenciação dos tipos de itabirito fundamenta-se fortemente em uma questão gelógico-estrutural, pois a presença dos minerais, em maior ou menor quantidade, e ainda, as características físicas dos materiais refletem a intensidade e natureza dos processos geológicos responsáveis pela gênese dos minérios [2] [3]. Acredita-se que esses fenômenos conferem aos diferentes tipos de itabiritos, características físicas, químicas e de comportamento nos processos, peculiares a cada um deles. Sendo assim, utiliza-se a sequência da predominância em assembléias de um, dois ou três minerais para a diferenciação dos tipos de minério [6], resultando, por exemplo, em itabiritos especularíticos, itabiritos martítico-goethíticos, itabiritos especularítico-martítico-goethíticos, itabiritos martíticos, itabiritos martítico-especularíticos, itabiritos martítico-especularítico-goethíticos, etc....
 
Os modelos geológico-tipológicos das minas de Alegria 1/2/6 e Alegria 3/4/5 foram concebidos utilizando, como suporte amostral, furos de sondagem rotativa, na malha de 100 m X 150 m, e Alegria 9 nas malhas de 100 m X 100 m e 200 m X 200 m. Em determinadas áreas das minas, onde julgou-se necessário, existe também uma malha de 50 m X 50 m.
Para a construção do modelo geológico-tipológico são utilizadas as descrições das amostras dos furos de sonda, os resultados das análises granulométricas, químicas e mineralógicas feitas em 100% das amostras e os resultados dos testes de flotação, realizados em cerca de 60% delas. Tais informações são utilizadas para interpretação geológico-tipológica em seções verticais e horizontais (software Gemcom), onde é observada a relação espacial entre os diferentes tipos de itabirito, para determinação dos tipos de minério e compartimentação de seus corpos no espaço. 
Após a concepção do modelo, as amostras dos furos de sonda, classificadas como um determinado tipo, são utilizadas na composição de uma amostra única. Essa amostra é analisada e testada, fornecendo teores químicos e mineralógicos médios e comportamentos médios, em etapas do processo, para aquele tipo. Sendo assim, foram compostos todos os tipos de minério das jazidas de Alegria 1/2/6, Alegria 3/4/5 e Alegria 9, resultando em uma tabela de caracterização tecnológica que fornece as seguintes informações:
composição química média do R.O.M.
composição mineralógica média do R.O.M.
produtividade média na moagem primária
comportamento médio na deslamagem
composição química média do concentrado
composição mineralógica média do concentrado
recuperações médias, em peso e metálica, na flotação 
recuperações médias, em peso e metálica, globais
produtividade média na moagem secundária (remoagem)
comportamento médio e produtividade média na filtragem
São feitos, também, testes de sedimentação e reologiapara a etapa de transporte pelo mineroduto.
Os modelos geológico-tipológicos juntamente com as informações da Tabela de Caracterização Tecnológica são utilizados pelo Planejamento de Longo Prazo para concepção do modelo de blocos, que é utilizado para o sequenciamento da lavra em um horizonte médio de 15 anos. Ainda sob a responsabilidade do Planejamento de Longo Prazo é elaborado o Plano Anual de Lavra, discretizado em trimestres operacionalizados.
4) Planejamento de Curto Prazo e Controle de Qualidade
Sobre o modelo de blocos dos trimestres do Plano Anual de Lavra, são inseridas a atualização geológico-tipológica e as informações advindas da pesquisa realizada por perfuratrizes na malha 12,5 m X 12,5 m para variáveis químicas e 25 m X 25 m para variáveis mineralógicas. Posteriormente é executada nova krigagem e parametrização, definindo assim o modelo de blocos de curto prazo (12,5 m X 12,5m X 8 m).
Com o modelo preparado, o Planejamento de Curto Prazo simula a lavra para um período de um mês (Plano Mensal de Lavra), objetivando atender, principalmente, aos teores requeridos de Fe na alimentação da usina, P, PPC, Al2O3 e especularita (hematita especular) no concentrado. Esta situação é operacionalizada afim de se confirmar a exeqüibilidade da lavra simulada. Nesta fase também são verificados parâmetros físicos e as porcentagens dos tipos de minério, afim de se prever o comportamento do mix simulado, nas etapas subseqüentes do processo. Cabe dizer, que ajustes na simulação são realizados, afim de se obter uma estacionarização do comportamento do minério ao longo do trimestre, desde que não seja prejudicado o atendimento aos teores no mês e o sequenciamento previsto no Plano Anual de Lavra.
Direcionado pelo Plano Mensal de Lavra, o Controle de Qualidade é responsável pela elaboração da Programação Diária de Lavra. Nessa programação devem estar listadas todas as regiões simuladas pelo Planejamento de Curto Prazo, divididas em frentes de lavra, que são delimitadas considerando-se a tipologia e, consequentemente, as similaridades entre as características físicas, químicas e mineralógicas. O Controle de Qualidade realiza periodicamente estimações locais dessas frentes de lavra e amostragem das mesmas afim de refinar ao máximo as informações que serão disponibilizadas na Programação Diária Lavra.
Nesta Programação também constam as opções de lavra, que consideram diferentes blendagens para obtenção de um R.O.M. com características físicas, químicas e mineralógicas adequadas às etapas subsequentes do processo, considerando tanto a produção de concentrado, quanto a de pelotas. Essas opções são listadas em ordem de prioridade de acordo com o desenvolvimento da mina, detalhadas em termos das produtividades dos equipamentos e condições de lavra que determinam a participação de cada frente na composição do blending programado.
O monitoramento da qualidade resultante da blendagem em curso de lavra, o controle da variabilidade do R.O.M., bem como possíveis ajustes e alternativas de produção junto à operação da mina e usina são também de responsabilidade do Controle de Qualidade.
5) Geologia de Mina
5.1) Introdução
As informações contidas no modelo geológico-tipológico, quais sejam, os tipos de minério, a posição dos contatos tipológicos, os teores mineralógicos, as características físicas, e ainda, o comportamento dos tipos no processo representam a base para a atividade de Geologia de Mina. O objetivo é buscar uma maior confiabilidade dessas informações, adequando-as à escala de trabalho do Planejamento de Curto Prazo e Controle de Qualidade.
A definição e compartimentação dos tipos de minério, resultantes da interpretação geológico-tipológica, têm sua precisão diretamente relacionada com a densidade de informações de pesquisa utilizada. Sendo assim, podem haver imprecisões no modelo de blocos quanto ao tipo ou proporção dos tipos de minério, contidos em cada bloco de decisão de lavra, afetando a previsibilidade do comportamento do minério simulado. 
A composição mineralógica do concentrado influencia fortemente a resistência física das pelotas produzidas, portanto, existe a necessidade de um controle mais preciso dos teores mineralógicos do blending de minério. Dentro de um determinado corpo de um tipo de minério, existem porções onde a distribuição percentual dos minerais constituintes pode variar, sem que se altere sua sequência de predominância. Portanto, torna-se importante a individualização dessas porções na escala de lavra, para garantia da precisão dos teores mineralógicos alimentados. 
As variações da distribuição mineralógica e, também, das características físicas, dentro de um corpo de um tipo de minério, fazem com que essas porções possam assumir comportamentos diferenciados nas etapas do processo, em relação à média do tipo, presente na Tabela de Caracterização Tecnológica. 
Portanto, é necessário um acompanhamento da lavra no dia a dia, com ênfase na identificação dos tipos de minério nas frentes de lavra, atualização da posição dos contatos tipológicos no modelo, estimativa das variáveis mineralógicas e acompanhamento do comportamento do blending alimentado.
5.2) Metodologia
O trabalho de geologia de mina é fundamentado em um cuidadoso mapeamento das frentes de lavra, buscando a identificação dos tipos de minério. São utilizados mapas com topografia constantemente atualizada e seções tipológicas horizontais correspondentes aos bancos de cada frente de lavra. São observadas características como composição mineralógica, coloração, estrutura, compacidade, desagregação, contaminantes, relações de contato entre os tipos de minério, etc, e são obtidas medidas de foliação, acamamento, lineações, etc...
A partir do mapeamento e identificação dos tipos de minério, são coletadas amostras nas frentes de lavra e outros locais onde os materiais estão expostos, para realização de análises e testes de laboratório. Busca-se a melhor representatividade possível da amostra em relação às características do tipo de minério no local, sendo coletado um tambor de 200 litros (em média, 500 Kg) para cada amostra, de onde é retirada uma alíquota para realização de análises e testes, sendo o restante do material, estocado para uso futuro. 
As Amostras de Geologia de Mina (AGM), são devidamente identificadas, localizadas, descritas e cadastradas no banco de dados, onde irão constar os resultados das análises granulométrica, química e mineralógica do R.O.M., testes de moagem, deslamagem e flotação, e análises química e mineralógica do concentrado e do rejeito. Essas amostras fornecem novas informações de pesquisa a serem utilizadas pela Geologia de Mina em suas atividades de rotina, e representam um aumento do suporte amostral para atualização do modelo de blocos do curto prazo, em relação às variáveis mineralógicas.
5.2.1) Atualização do modelo geológico-tipológico
A partir do mapeamento tipológico das frentes de lavra, é feita a identificação e marcação dos contatos entre os tipos de minério. Os pontos, obtidos através de levantamento topográfico, são descarregados no software Gemcom, utilizado para confecção dos modelos. De posse das informações do mapeamento das frentes, juntamente com as informações dos novos furos da pesquisa de curto prazo (malha 25 m X 25 m) e das Amostras de Geologia de Mina (AGM), e ainda, as informações pré-existentes, é realizada uma reinterpretação tipológica e são feitos os ajustes necessários nas seções tipológicas verticais e horizontais. Esses ajustes podem estar relacionados ao deslocamento de contatos tipológicos, algum corpo ou passagem de material não definidos pelos furos de sonda, e até mesmo um refinamento da caracterização tipológica (subdivisão de um tipo ou definição de novos tipos) devido à introdução das novas informações de pesquisa.
A Geologia de Mina procura antecipar a atualização das áreas de lavra programadas para os trimestres, no Plano Anual de Lavra, atualizando a cadamês o modelo de blocos de curto prazo, para simulação do Plano Mensal de Lavra.
5.2.2) Estimativa e Monitoramento das variáveis mineralógicas
A Geologia de Mina auxilia o Controle de Qualidade na estimativa dos teores de hematita especular (especularita) das frentes de lavra, na Programação Diária de Lavra. A metodologia consiste em se utilizar as informações obtidas com o mapeamento tipológico das frentes, as informações das estimações locais e as informações listadas abaixo, para obter o máximo de precisão dos teores. 
composição mineralógica no concentrado, contida no modelo de blocos do curto prazo: são consultados os teores mineralógicos dos blocos de decisão de lavra (12,5 m X12,5 m X 8 m), na frente a ser lavrada (software Surpac Vision)
composição mineralógica das amostras dos furos de sonda: quando um furo de sonda está localizado próximo da frente de lavra, é feita um consulta dos teores mineralógicos das amostras contidas no pacote a ser lavrado. São confrontadas as informações do mapeamento das frentes de lavra com a descrição das amostras do furo de sonda, para garantir a precisão da informação
composição mineralógica dos furos de perfuratriz (25 m X 25 m X 8 m) da pesquisa de curto prazo: os mapas tipológicos, usados para o mapeamento das frentes de lavra, contém os teores de hematita especular das amostras dos furos de perfuratriz, facilitando a consulta e a comparação com informações de campo.
composição mineralógica do concentrado das Amostras de Geologia de Mina: um dos objetivos das AGM é aumentar a densidade de informação para estimativa das variáveis mineralógicas. A representatividade, identificação, descrição e cadastro das amostras são fundamentais para uma maior confiabilidade das informações. Devido à continuidade dos corpos de minério em profundidade, amostras coletadas em um determinado banco, podem fornecer informações para lavra do banco inferior.
Todas essas informações, com exceção das informações do modelo de blocos, são obtidas através de consulta dentro do software Gemcom, sendo que a agilidade de obtenção das informações é de fundamental importância para a estimativa dos teores mineralógicos na escala de trabalho de curto prazo.
O monitoramento do teor de hematita especular no concentrado, a partir do blending alimentado na usina, é feito através do sistema Tecmine, que integra as informações da Programação Diária de Lavra com as informações de produção da mina, ou seja, toda a tonelagem lavrada de cada frente é ponderada pelos teores estimados na P.D.L.. O acompanhamento é feito através de um gráfico de tendência que informa, em determinado período, o teor alimentado na usina. 
São realizadas análises mineralógicas diárias da alimentação da flotação da Usina de Concentração, e do bacth de concentrado produzido, para comparação entre os teores estimados e realizados.
5.2.3) Acompanhamento da performance dos tipos de minério no processo
Outro objetivo das Amostras de Geologia de Mina é verificar o comportamento localizado dos tipos de minério na jazida, em relação ao comportamento médio nas etapas do processo, obtido no estudo de caracterização tecnológica. O resultado dos testes das AGM é analisado e, caso sejam identificadas porções com variações significativas, a informação é passada ao Controle de Qualidade para utilização na previsibilidade da performance do blending a ser alimentado. 
A partir das Amostras de Geologia de Mina (AGM), são compostas amostras com diversos blendings de tipos de minério, para avaliação de possíveis variações de comportamento ou performance no processo, devido à mudanças das proporções entre os tipos nas amostras compostas.
São compostas, também, amostras que reproduzem o blending alimentado na usina, para a realização de estudos comparativos entre o comportamento dos materiais em testes de laboratório e em escala industrial. 
6) Considerações finais
A atualização dos contatos tipológicos no modelo é uma atividade que impacta os Planejamentos de Longo e Curto Prazos, em relação à precisão dos tipos de minério contidos em cada bloco de lavra. A proporção dos tipos de minério, simulada nos Planos de Lavra, deve ser a mais precisa possível para que se garanta uma previsibilidade satisfatória de comportamento no processo. 
A identificação dos tipos de minério e o conhecimento da relação espacial entre eles é de fundamental importância para se fornecer suporte ao Controle de Qualidade, em relação à definição da posição das frentes de lavra e ao direcionamento da lavra no dia a dia. Com isso pode-se obter uma maior precisão na estimativa dos teores das frentes de lavra, na Programação Diária de Lavra.
A precisão na estimativa do teor de especularita resulta em uma maior confiabilidade do monitoramento na escala de curto prazo, diminuindo a variabilidade dos teores mineralógicos do minério alimentado e garantindo a qualidade física do produto final.
As variações da distribuição dos minerais e das características físicas, dentro de um determinado corpo de um tipo de minério, fazem com que essas porções, possivelmente, assumam comportamentos diferenciados nas etapas do processo, em relação ao comportamento médio determinado para esse tipo. A identificação dessas porções, na escala de lavra, e a passagem dessas informações para o Planejamento de Curto Prazo e Controle de Qualidade são fundamentais para a diminuição da variabilidade do minério alimentado e para se obter uma melhor previsibilidade do comportamento do blending no processo. 
O trabalho de Geologia de Mina na Samarco vem sendo desenvolvido a partir de janeiro de 2001, e tem a intenção de integrar as áreas de geologia, caracterização tecnológica, planejamento de lavra, controle de qualidade, beneficiamento e tratamento de minério de ferro, utilizando as informações para se atingir o máximo de produtividade e qualidade, e buscando equacionar todo o processo com o objetivo de se desenvolver um sistema de Geometalurgia [5]. 
7) Referências bibliográficas
1 - DORR II, J.V.N. 1969. Physiographic, stratigraphic and structural development of the Quadrilátero Ferrífero. Professional Paper, Washington, United States Geological Survey, n.641-A.
2 - HASUI, Y. et al. 1994. Mina de Alegria (Porção Ocidental). Parte I – Tipologia dos Constituintes da Jazida de Ferro. Geociências, São Paulo, v. 13, n. 1, p. 101-119.
3 - HASUI, Y. et al. 1994. (Porção Ocidental). Parte II – Modelo Estrutural e Evolutivo da Jazida de Ferro. Geociências, São Paulo, v. 13, n. 1, p. 121-148.
4 - HASUI, Y. et al. 1993. Quadro lito-estrutural, tipologia geológica de minérios de ferro e modelo de formação da jazida. Relatório interno da Samarco, Volume 1. 70 p.
5 - VIEIRA, C.B. et al. 1999. Geometallurgical Aproach for Quality Control of Iron Ores for Agglomeration in Iron and Steel Industry. International Symposium on Beneficiation, Agglomeration and Enviroment – ISBAN-99, Bhubasnewar, India, 20-22, January, 8p.
6 – COSTA, A.G.D. et al. 1998. A Importância do Modelamento Geológico-Tipológico no Controle de Qualidade dos Concentrados e Pelotas de Minério de Ferro da Samarco Mineração S.A., 7p.
7 – VERÍSSIMO, C.U.V. 1999. Jazida de Alegria. Gênese e Tipologia dos Minérios de Ferro (Minas 3, 4 e 5 - Porção Ocidental). Geociências, São Paulo, v. 1, 234 p. 
MINE GEOLOGY AT SAMARCO MINERAÇÃO: A SUPPORT TO THE SHORT TERM PLANNING / QUALITY CONTROL, WITH EMPHASIS ON MINERALOGICAL CONTROL AND FORESEEABILITY OF THE ORE TYPES BEHAVIOR IN THE PROCESS
ABSTRACT
The Mine Geology at Samarco consists in the adaptation of the geological-typological model, conceived for the Long Term Planning, to the work scale of Short Term Planning and Quality Control, through the increasing of the research information for use, in the typological model updating, in the daily control of the mineralogical variables and in the accompaniment of the ore blending performancein the several stages of the process. The methodology consists in the typological mapping of the mine faces, updating of the model, estimate and monitoring of the mineralogical contents and accompaniment of the ore blending behavior, seeking a refinement of the typological characterization. Those information are used by the Short Term Planning in the sequencing of the physical, chemical and mineralogical variables and for the Quality Control, that seeks stabilization for these variables in the ore feeding. The expected results are, more reliability of the block model information, used by the Short Term Planning, more precision of the mineralogical contents estimate, in the Daily Mine Plan, and more precision of the ore types proportions in the ore blending, minimizing the variability of R.O.M., improving the behavior foreseeability of the simulated ore and opening new study possibilities, in relation to typological and technological characterization.
Key-words: Mine Geology, Mineralogical Control, Typologic
� Trabalho a ser apresentado no III Simpósio Brasileiro de Minério de Ferro, Ouro Preto, MG, 25 a 28 de novembro de 2001.
� Geólogo Sr, Samarco Mineração S.A. 
� Engenheiro de Mineração Pl, Samarco Mineração S.A.
� Geólogo Pl, Samarco Mineração S.A.
� Estagiária Técnica Mineração, Samarco Mineração S.A.