LAVRA dDE MINA 1

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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
Prof. Eduardo Bonates, PhD
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO
Objetivos
Introdução e Histórico
3) Planejamento de Mina
4) Desenvolvimento Mineiro
5) Métodos de Descapeamento
6) Métodos de Lavra
Equipamentos
8) Transporte e Manuseio
Custos e Manutenção
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BIBLIOGRAFIA
Given, I. A. Mining Engineering handbook. New York, American Institute of Mining. Metallurgcal na Petroleum Engineers, 1968 (Seely W. Mudd Series)
2) Hartman, H. L. SME Mining Engineering Handbook. Litlleton, Colorado: SME, 1992, v.1
3) Koehlers, S. S. Mining Methods & Equipment Butle. Montana: Mc Graw-Hill, 1980.
4)Hustrulid, W.; Kuchita, M. Open pit mine planning & design. A A Balkema, Rotterdam/Brookfield, 1995.
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5) Almgren, G: Kumar, U: Vagenas, N.: Mine Mechanization
And Automation: AA Balkema, Rotterdam/ Brookfield, 1993
6) Hoskins, J.R.; Green, W.R.; Mineral Industry Costs;
Northwest Mining Association, 1991
7) Pfleider, E.P., Surface Mining, The American Institute of
Mining, Metallurgical and Petroleum Engineers Inc, 1972
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
OBJETIVOS:
1) Elaborar o planejamento de mina
2) Descrever os métodos de lavra
3) Operação dos equipamentos
4) Aplicação das técnicas de PO
5) Uso de computadores
6) Análise econômica
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
FASES DA MINERAÇÃO
1) PROSPECÇÃO
2) EXPLORAÇÃO
3) DESENVOLVIMENTO
4) LAVRA
PESQUISA
LAVRA
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DEFINIÇÕES
LAVRA
É o conjunto de operações coordenadas objetivando
o aproveitamento industrial da jazida desde a extração
das substâncias minerais úteis que contiver até o
beneficiamento das mesmas.
MÉTODO DE LAVRA
É a coordenação e sistematização de um conjunto de
operações visando o aproveitamento econômico da
jazida
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
CARACTERIZAÇÃO:
mineral-minério / ganga
rocha
ocorrência
jazida
mina:
maciço, veeiros, petróleo,sal, etc
pedreiras:
granito, mármore,etc
CONSERVAÇÃO MINERAL
1) ativa descoberta
2) completa extração
3) adequada utilização
PRESERVAÇÃO AMBIENTAL
restauração do solo
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INTRODUÇÃO
1) Mineração e Sociedade
Minério Produção Mundial Exportação Exportadores Importadores
bauxita 45 20,5 Jamaica,Suriname USA,Japão
 Austrália,Brasil Canadá, 
Japão, Alemanha
Japão,USA,UK,
Bélgica, França
Japão, França
Alemanha
cobre
55
0,4
Canadá, Chile
ferro
680
235
Brasil, Canadá,
Australia, Suécia
manganês
 18 
8,5
África, Brasil
Russia, India
França, Alemanha
Japão, UK
carvão
3100
300
Austrália,USA
zinco
5,1
2,0
Canada, Australia,
Peru
Japão, França,
UK
chumbo
3,1
0,6
Canada, Australia
Japão, França
dados: 1980
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PRODUÇÃO MUNDIAL
Região
% valor mineral / exportação total
1) América do Norte 13,2
2) América do Sul 36,2
3) Europa 14,8
4) Africa 49,4
5) Oriente Médio 85,7
6) Oriente (Asia) 13,9
7) Australasia 27,9
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
1) Mineração e Agricultura
indústria primária
geração de riqueza
2) Estrutura da Sociedade
fluxo de minerais
3) Dependência
idade da pedra
idade do bronze
idade do ferro
idade nuclear
4) Depósitos Minerais
raros e irregular / crosta
5) Riqueza Mineral
conflitos internacionais
invasão romana à Inglaterra: estanho
expedições portuguesas/espanholas à América do Sul : ouro
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
6) Auto-suficiência 
União Soviética
7) Riqueza
direta
produção
exportação
indireta
criar empregos
impacto econômico
execução serviço
impostos
aumento habilidade
gerar divisas
criar cidades
facilidades sociais:
hospital
escolas
infra-estrutura
geração de atividade 
econômica suplementar
8) Exemplo:
Zambia - 1985
96% PIB
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2) Desenvolvimento da Mineração
AVANÇOS E TENDÊNCIAS
a) número de minerais explorados
b) indústria diversificada
c) demanda e escala de atividades
d) métodos sofisticados
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3) Classificação dos Depósitos Minerais
natureza = aproximadamente 90 elementos
 2500 a 3000 minerais
classificação geológica
rochas
ígneas
sedimentares
metamórficas
classificação de mineração :
qualidade do material ou teor
geometria do depósito
características físicas do material
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3) Classificação dos Depósitos Minerais
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a) qualidade do material ou teor do minério
qualidade 
não-ferrosos, gemas
definição 
teor
fração de material valioso na
massa mineral
importância
econômica e volumes
G = m / M
massa total
massa do material valioso
unidades
porcentagem
peso
distribuição espacial
diluição
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TIPOS DE TEOR
1) teor da mina
teor do minério entregue na usina
2) teor recuperável
teor obtido pela usina
eficiência
técnica de tratamento
100%
3) teor de corte
cut-off grade
teor abaixo do qual a mina é anti-econômica
TEORIA DE LANE
mina OK Tedi
Papua New Guinea
matemática pura
teor do processo
mina
usina
metalurgia ou siderurgia
teor de equilibrio
teor de balanceamento
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
b) Geometria do depósito
importância
posição
tamanho
forma
c) Características físicas do material
importância
minério
capeamento
estéril
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
EXEMPLOS
Pede-se calcular o teor de uma mina de cobre sabendo-se que
em cada tonelada de material lavrado tem-se 20 kg de Cu 
G = m / M
20 / 1000 = 0,02
2 %
referência
quantidade do metal
Caso o Cu apareça sob a forma de sulfeto (CuS), temos então:
massa atômica :
Cu = 63
S = 32
Nesse caso : 
1 kg Cu
32 / 63 S
= 0,51
então :
um minério contendo 2 % de Cu possui 
1,51 x 2 = 3,02 de CuS
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
A pesquisa geológica feita em um depósito de Cu indicou um
teor médio in situ de 1,8 %. Uma avaliação inicial mostrou que
o processo esta sujeito a uma diluição de 15 %. A usina deve
apresentar uma recuperação de 90 %. Pede-se calcular:
1) o teor de minério da mina
2) o teor recuperável do minério
3) A massa de material que deve ser extraída para obter 1 kg Cu
1,8 / 1,15
= 1,56 %
1,56 x 0,9
= 1,40 %
G = m / M
1,8
= 1 / M
M = 555 kg
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
Um depósito de Cu é estimado conter 55 milhões de toneladas
de minério com um teor médio de 1 % de Cu. O planejamento
para a exploração do depósito prevê uma amortização para o
investimento em 20 anos. Espera-se uma diluição de 10 % de
minério. A eficiência da usina de beneficiamento é de 85 %.
Pede-se calcular:
O volume de material que deve ser enviado para a usina de
 tratamento por dia supondo o trabalho contínuo
55 x 106 
x 0,9
x 0,85
/ 20
= 3667 ton
2) O volume de concentrado produzido por dia pela usina
3667
x 0,01
= 366,7 kg Cu
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
Pede-se calcular o valor da tonelada de minério de uma jazida
contendo Au e Cu, conforme os dados abaixo:
a) teor do minério:
1 % de Cu e 0,3 g/ton de Au
b) diluição:
10 %
c) recuperação da usina:
90 %
Cu
e 80 %
Au
d) concentrado:
30 % de Cu e 8 g/ton de Au
e) preço de venda Cu:
78 % NSR e US$ 5000/ton LME
f) preço de venda Au:
90 % da cotação de US$ 700/oz
g) recuperação na metalurgia:
Cu = 97 % e Au 90 %
CÁLCULODO VALOR DO COBRE (Cu)
10 kg x
0,9 x
0,9 x
US$ 5 / kg x
0,97 x
0,78
CÁLCULO DO VALOR DO OURO (Au)
0,3 g x
0,9 x
0,8 x
US$ 22,58 / g x
0,9 x
0,9
VALOR DA TONELADA DE MINÉRIO
= US$ 30,64
= US$ 4,34
= US$ 34,98
dados: 1 oz = 28,35 g
 LME - London Metal Exchange
 NSR - Metal Works - Massachusetts
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
CÁLCULO DO TEOR DE CORTE (Cu)
Custos unitários por tonelada de minério:
estimados
1) custo de mineração =
US$ 0,90
2) custo de beneficiamento =
3) custo de administração =
US$ 2,30
US$ 1,50
4) Custo de capital + juros =
US$ 1,30
CUSTO TOTAL =
US$ 6,00
OBS:
não está incluído o custo de desmonte e retirada do estéil
TC = teor de corte
CT = TC
x VALOR
6,00 = TC
x 0,90
x 0,90
x 5
x 0,97
x 0,78
TC = 0,19 %
Todo material com esse teor ou abaixo deverá ser removido e considerado
estéril. Se possível estocado separadamente
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
PROBLEMAS DA MINERAÇÃO
fatores
economicamente viável
funções
descobrir o depósito
decidir a viabilidade
realizar o planejamento
EXPLORAÇÃO
aumento da demanda
novos depósitos
exaustão
atividade de alto risco
finalidade
viabilidade e comercialização
avaliação econômica
planejamento de mina
planejamento de mina
estimativa dos teores
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EXPLORAÇÃO
OTIMIZAÇÃO DO PLANO DE LAVRA
DETERMINAÇÃO DOS BLOCOS A SEREM LAVRADOS
(MAXIMIZAR O RENDIMENTO TOTAL SUJEITO A
RESTRIÇÃO DA INCLINAÇÃO)
DADOS GEOTÉCNICOS
DADOS GEOLÓGICOS
ANÁLISE
DE
ESTABILIDADE
ESTIMATIVA
DA
RESERVA MINERAL
INCLINAÇÃO MÁXIMA DO PIT
---------------------------------------------------
VALOR ECONÔMICO DOS BLOCOS
PÓS-OTIMIZAÇÃO
ALINHAMENTO DOS CONTORNOS DA MINA,
BANCOS, BERMAS E ACESSOS
PLANEJAMENTO DA PRODUÇÃO
ANÁLISE
ECONÔMICA
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
AVALIAÇÃO ECONÔMICA
alto custo
riscos envolvidos
análise de sensibilidade 
certeza de viabilidade
exemplo: mina OK Tedi – Papua New Guinea
objetivo
fluxo de caixa
técnicas de avaliação
valor atual
valor equivalente
valor futuro
período de retorno
relação custo / benefício
valor do capital com o tempo
maximizar um critério econômico
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
EXPLORAÇÃO
AVALIAÇÃO
COMERCIALIZAÇÃO
FINANÇAS
ENGENHARIA
CONSTRUÇÃO
OPERAÇÃO
EXPLORAÇÃO/VIABILIDADE
DESENVOLVIMENTO
OPERAÇÃO
 5
10
12
14
16
50
140
270
360
380
390
ANO
VALOR
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
DESENVOLVIMENTO
definição
finalidade
Tipos:
1) Céu Aberto ou Subterrâneo
2) Prévios ou Simultâneos
3) Sistemático ou Supletivo
4) Produtivo ou Obras Mortas
5) Puros ou Exploratórios
comparação
serviços de exploração
locação das instalações
construção dos acessos
sobrelargura
acessos vs rampas
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
TIPOS DE ACESSOS
1) Sistema de Zig-Zag ou Serpentina
curvas de pequeno e grande raio
praças ou plataformas horizontais
plataforma de reversão com emprego
de chave de manobra
bancos
declividade
pistas de rolamento
concordância
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
Sistema de Zig-Zag
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
Sistema de Praças ou Plataformas Horizontais
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
Sistema de Praças ou Plataformas Horizontais
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
Sistema de Praças ou Plataformas Horizontais
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
Sistema de Praças ou Plataformas Horizontais
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
Sistema de Reversão com emprego de Chave de Manabra
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
2) Sistema de Via Helicoidal Contínua
lances planos
e em
declividade
perda de grande
área horizontal
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
3) Sistema de Plano Inclinado
transporte por skips ou correias
chutes para transferência
jazidas de pequena área
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
4) Sistema de Suspensão por Cabos Aéreos
pouco uso
suspensão por torres
transferência para chutes
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
5) Sistema de Poço Vertical
execução dos poços
ligação dos bancos
chutes para carregamento
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
6) Sistema de Ádito Inferior
ádito situado no fundo
transporte nos banco
transferência para chutes
saídas de minério
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
7) Sistema de Funil
níveis sem bancos
escoamento do minério
transporte
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
RELAÇÃO ESTÉRIL / MINÉRIO
K = --------------
S - A
C
RELAÇÃO ECONÔMICA DE DESCAPEAMENTO
K‘ = ------------------------
V - ( A‘ + L )
C
S =
A =
C =
V =
A‘ =
L =
custo de remoção de 1 ton de minério em lavra subterrânea
custo de remoção de 1 ton de minério em lavra a céu aberto
custo de remoção de 1 ton de capeamento
valor do produto
custo de lavra e beneficiamento de 1 ton de minério
lucro do produto
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CONDIÇÕES
K > K'
K ≤ K'
Lavra a Céu Aberto
Lavra a Céu Aberto e Subterrânea
EXEMPLO
S = 36,00
A = 6,00
C = 10,00
V = 60,00
A‘ = 10,00
L = 5,00
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
altura do banco
pé
crista
ELEMENTOS DO BANCO
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
acesso
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LAVRA DE MINAS A CÉU ABERTO
ELEMENTOS DO BANCO
altura
prática americana
9 a 12 m
prática europeia
12 a 15 m
largura
L = H (1 / tg i - 1 / tg i‘ )
inclinação do banco
70° a 90°
talude de lavra
35° a 65°
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