DEMIN - Departamento de Engenharia de Minas

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    Otimização da unidade mínima de lavra para o planejamento de curto prazo.
    (2022) Oliveira, Mariana Paula Rossini de; Silva, José Margarida da; Souza, Felipe Ribeiro; Silva, José Margarida da; Rodovalho, Edmo da Cunha; Pinto, Cláudio Lúcio Lopes
    Embora fazendo o uso de boas práticas, muitos empreendimentos minerários enfrentam baixas aderências na reconciliação, inviabilizando o aproveitamento íntegro dos recursos minerais. A baixa aderência entre o planejado e realizado compromete também toda a cadeia de produção, visto que flutuações nos teores entre os avanços de lavra podem acarretar problemas na planta de beneficiamento, o que causa o aumento nos custos nos processos de tratamento de minérios. A diluição é um parâmetro incisivo e um dos que mais compromete no processo de reconciliação, e se trata da inclusão de estéril ou minério de baixo valor agregado ao bloco efetivamente lavrado, acarretando a redução da função benefício e o aumento de custos nos processos subsequentes e, em geral, na redução da receita. A presente dissertação propõe o desenvolvimento de uma metodologia capaz de auxiliar o planejador de curto prazo na definição da poligonal (que contempla sucessivos avanços de lavra) de forma automatizada, garantindo uma rápida tomada de decisão em minas a céu aberto. A unidade mínima de lavra é uma variável que, se definida utilizando abordagens sistemáticas, pode minimizar os níveis de diluição e aumentar a seletividade da lavra. Não existem algoritmos de otimização no planejamento de curto prazo e o comum é projetar a localização e a dimensão dessas unidades de lavra manualmente, logo, o número prático de interações para atingir a meta especificada pela planta de tratamento de minério é limitado. Portanto, essa dissertação analisa duas metodologias distintas utilizadas para o cálculo e a projeção de realces matemáticos em minas subterrâneas. Ambas metodologias são adaptadas para a delimitação das unidades mínimas de lavra em uma mina a céu aberto a ser lavrada pelo método de bancadas. Ambas ferramentas, designadas de MSO e MRO, estão comercialmente disponíveis no software Studio UG da Datamine e tratam-se de técnicas que objetivam proporcionar um aumento na função benefício e a redução dos percentuais de diluição, além de atender as especificações geotécnicas impostas pelo projeto. Os dados apresentados revelam que ambas ferramentas alcançaram resultados promissores e que ambas podem ser utilizadas para apoiar tomada de decisão no horizonte de médio e curto prazo em minas a céu aberto, contudo, nenhuma delas pode dar uma solução ótima e verdadeira; elas fornecem soluções aproximadas em três dimensões, auxiliando o planejador de curto prazo no delineamento das poligonais para avanços de lavra.
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    The importance of the economic exploitation plan in the decision making process in mining.
    (2022) Almeida, Wendel Eduardo de; Curi, Adilson; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique
    In general, investors evaluate several investment alternatives including, obviously, the possibility of money investment in the banking system. The mineral resource industry is just one of the several options of investment available in the financial market. To select this option, especially for the mining investments, investors require ever more projects with proven financial security and developed by renowned companies. The financial return or potential of the project must be significant to justify the risks inherent to the mining activities. To facilitate the financial analyses of mine projects, in this study is proposed a methodology based on an economic analysis of the Brazilian gold Berimbau mine through an Economic Exploitation Plan - EEP- where a sensitivity analysis of the project cash flow was performed and variations in the ore price, investments (CAPEX - capital expenditure) and operating costs (OPEX - operating expense) were applied. An orthodox scenario with an ore price (gold) of USD 900.00/oz was considered. The results, specific aspects and socioeconomic benefits have confirmed the project’s feasibility.
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    Remediation alternatives for an abandoned gold mine contaminated with mercury in Brazil.
    (2022) Miranda, José Fernando; Lima, Hernani Mota de; Curi, Adilson; Luz, José Aurélio Medeiros da; Destro, Elton
    Heavy metal contamination of soils has generated two major problems, namely, loss of land value and health risk for people near contaminated sites. Studies on soil remediation are typically conducted on a pilot scale under very controlled conditions. This is a misleading approach, once the complexity of the actual biogeochemical soil conditions may causes inefficiency in full scale real-world application. In addition, environmental impacts of remediation practices themselves are often ignored, which may make them unfeasible. In 2002, an occurrence of mercury in an abandoned old gold mine was detected in a rural area of Descoberto, Brazil. In 2014, the State Public Prosecutor required from the responsible State Environment Agency, a remediation project to the area. This study compares alternatives for remediation of the contaminated area. Also a historical approach on mercury amalgamation in gold mining in the region, in order to estimate the amount of mercury remaining in the site. The geochemical characterization of the contaminated area was performed to describe the contamination process. The results were compared with the remediation proposal advocated by the Brazilian Ministry Public, and some alternatives for decontamination of the area were studied. The electrokinetic method has displayed the lowest overall unit cost, between US$ 120.00/t and US$ 260.00/t. The residual Hg concentration after four cycles of the electrokinetic technique was estimated at 1.28 mg (Hg)/kg (soil), slightly higher than the intervention value for agricultural soil, which is 1.20 mg (Hg)/kg (soil).
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    Mine waste sequencing on an iron ore project.
    (2022) Curi, Adilson; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Casimiro Huayhua, Jorhs Enrique
    Los recursos minerales disponibles en nuestro planeta son finitos, aunque su potencial no sea conocido en su totalidad. El diseño de un proyecto minero, desde las actividades de exploración para conocer el depósito mineral, explotarlo y el cierre de una mina, puede influir la vida útil de la mina. El objetivo de este estudio es evaluar la forma de disposición selectiva de los residuos de una mina de hierro y su posible reutilización en el futuro, destacando su uso y posibles repercusiones en la extensión de su vida útil de una mina de hierro localizada en el Quadrilatero Ferrifero. Recursos y reservas han sido evaluados, así como las fases finales e intermediarias, la secuencia de minado y disposición de residuos. La metodología ha sido empleada en un depósito de hierro brasilero en operación. En donde se pretende demostrar la importancia de evaluar los materiales residuales a fin de prolongar la vida útil del yacimiento mineral.
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    Variáveis de impacto no sequenciamento de lavra.
    (2022) Campos, Bárbara Isabela da Silva; Souza, Felipe Ribeiro; Lima, Hernani Mota de
    O planejamento de mina é desenvolvido considerando variáveis econômicas, teores, litologia, posição espacial. Estas variáveis são utilizadas para determinar o limite final de cava e sequenciamento das operações. Normalmente são amostradas exaustivamente somente as variáveis relacionadas ao teor. As demais variáveis são configuradas com valores médios. As técnicas de estatística multivariada permitem determinar as variáveis de maior impacto. Utilizando um modelo geológico de cobre e ouro será determinado a cava final e sequenciamento de lavra utilizando o algoritmo de Lerchs-Grossmann. O modelo de blocos resultante será avaliado quanto as variáveis fora do padrão da população. Foram padronizados e transformados em variáveis contínuas adequadamente os elementos da população. Será utilizado a técnica de análise de componentes principais para determinar as variáveis mais importantes do sequenciamento de lavra e cava final. O objetivo deste trabalho é determinar as variáveis mais influentes na determinação de cava final e sequenciamento de lavra. As ferramentas de planejamento de mina apenas apresentam o resultado final do planejamento. Não apontam as variáveis mais sensíveis. É importante determinar as variáveis em que uma pequena variação no valor é capaz de transformar um bloco minerado em estéril. O trabalho confirmou a importância das variáveis econômica relacionadas a função benefício, entretanto quantificou que o posicionamento espacial do bloco possui importância semelhante a algumas variáveis econômicas.
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    Separação magnética de ustulado de minério de ferro hematítico.
    (2022) Neuppmann, Pedro Henrique; Luz, José Aurélio Medeiros da
    A ustulação objetivou o aumento da eficiência da separação magnética de um minério de ferro hematitico. O percentual de coque, o tempo de ustulação e a temperatura foram analisados em vários níveis baseados na literatura prévia. A caracterização da amostra foi feita para avaliar a densidade da amostra e o tamanho tanto da partícula de minério como de coque. A análise termogravimétrica indicou transformação de hematita para magnetita por picos característicos de perda de massa. A transformação hematita-magnetita fornece forte contraste na suscetibilidade magnética entre minerais portadores de ferro e ganga, esta composta basicamente por quartzo. Os resultados demonstraram o incremento no magnetismo e fotografias comprovaram o caráter magnético da amostra ustulada. A melhor condição obtida foi com 35 minutos, 10 % de coque (em massa) e 1,023 K (750 oC). A eficiência foi aumentada em 5.3 % sob campo de 0.93 T e 240.3 % sob campo de 0.06 T, aumentando a seletividade da separação magnética até sob baixo gradiente magnético. Esta rota poderia ser aplicada com sucesso aos rejeitos de minério de ferro em campo de baixo gradiente, naturalmente após análise econômica cuidadosa, na qual a quantificação de passivos ambientais (principalmente resultante de sua não implementação) é incluída.
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    Predição de vibrações induzidas por desmontes de rochas por explosivos usando redes neurais artificiais.
    (2022) Zorzal, Caroline Belisário; Santos, Francisco Lledo dos; Silva, José Margarida da; Souza, Rafael de Freitas
    Na indústria mineral, o parâmetro mais utilizado para a quantificação e avaliação do potencial de danos das vibrações sísmicas geradas por desmonte de rochas é a velocidade de vibração de pico de partícula (VPP). Várias iniciativas foram tomadas, ao longo do tempo, com o intuito de estimar os níveis de VPP. Os rápidos avanços na tecnologia computacional fizeram com que sistemas inteligentes se tornassem ferramentas promissoras na estimativa dos resultados de desmonte de rochas. Nesse contexto, este estudo tem como objetivo avaliar as vibrações induzidas por desmontes de rochas por explosivos em uma mina do Quadrilátero Ferrífero por meio de redes neurais artificiais. O banco de dados foi dividido em amostras de treinamento (70%) e teste (30%) das redes. Considerando a importância da seleção de variáveis de entrada adequadas para o treinamento das redes, diferentes grupos de variáveis input foram analisados. A arquitetura que demonstrou melhor desempenho considerou a distância entre o ponto de monitoramento e detonação e a carga máxima por espera como variáveis input. A fim de comparar o desempenho da rede neural com o desempenho de modelos empíricos e de regressão múltipla, os mesmos dados foram utilizados. Por fim, o modelo de redes neurais se mostrou superior às equações empíricas e à regressão múltipla em termos do coeficiente de determinação (R²) e da raiz do erro quadrático médio (RMSE) para os dados medidos e preditos. Além disso, demonstrou-se a importância da seleção das variáveis de entrada adequadas para a estimação de VPP por meio de redes neurais.
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    Effect of dynamic stress produced by rock blasting on the optimal dimensioning of room and pillars in horizontal layers.
    (2022) Cano Nunez, Alcides Eloy; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Silva, José Margarida da
    An optimal dimensioning of the room and pillars of the square or rectangular section is nding adequate transversal section support for the pillar; in that sense, all forces acting on the pillar must be evaluated. e pillar has its ends subjected to normal (σ) and shear stresses (τ). In addition, the pillar can also be subjected to dynamic stresses from the seismic waves generated by rock blasting. us, when calculating the dimensions of a mine pillar, the stresses imposed by seismic waves must be considered. e combination of lithostatic and dynamic stresses generated by blasting can a ect the pillar, generating regions, or areas that will exhibit the formation of cracks, microcracks, chipping, and other detrimental processes for its stability. In that regard, it is appropriate to assess the dynamic e ects of the energy delivered in each wave pulse so that these dynamic quantities can be included in the dimensioning of the pillars. is paper presents the physical and mathematical formulation describing the dimensioning issues of room and pillars and its solution using numerical modeling. e numerical modeling is performed using nonlinear mathematical programming and simulation with FLAC 3D (Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3D). In this study, it was proven that the stress generated by the seismic wave represents a dynamic stress of nearly 5.5 MPa. 'Dimensioned pillars considering wave stresses allows it to recover an average 1.6% less when it is compared with pillars only under overlying rock mass'.
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    Concentration of oxidized Brazilian zinc ore by flotation : comparative study between anionic and cationic routes.
    (2022) Ferreira, Pedro Henrique Tófani; Lima, Rosa Malena Fernandes
    In this work, a mineralogical characterization by X-ray diffractometry and thermogravimetric analysis of a new Brazilian zinc ore sample was performed. The mineralogical semi-quantification, conducted by normative calculation of the identified minerals, using their theoretical chemical formulas and the contents determined in the chemical analyses was as follows: smithsonite (20.3%), goethite (49.6%), kaolinite (12%), quartz (6.2%), cerussite (3.0%), chlorite (4.0%), dolomite (0.5%) and others (4.4%). Subsequently, bench flotation tests were executed, using sodium oleate (anionic route) and amine (cationic route) as smithsonite collectors. Sodium silicate was used as a depressant of the gangue minerals in both routes tested. These studies showed that the anionic route (30.1% Zn in concentrate and 83% Zn recovery) performed better than the cationic route (17.5% Zn in concentrate and 46.3% Zn recovery). Considering the mineralogical composition of the concentrates obtained in the best flotation results, associated with physicochemical studies published in the literature with the identified minerals, it was evidenced that the difference in performance between the tested routes is due to the influence of ions from the dissolution of carbonates present in the ore on the surface properties of the main gangue minerals (goethite and silicates), especially for the cationic route.
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    Relationship between particle size distribution and the PFD80 transportable moisture limit of iron ore fines.
    (2022) Ferreira, Rodrigo Fina; Lima, Rosa Malena Fernandes
    Since 2011, mineral cargoes shippers shall comply with a regulatory framework established by the United Nation’s International Maritime Organization (IMO): the International Maritime Solid Bulk Cargoes (IMSBC) Code. Some wet mineral cargoes, including some types of iron ore fines, may liquefy during ocean transport, i.e., the cargo can shift and lead the vessel to sink. According to the IMSBC Code, for safe shipping, the moisture content of these cargoes shall be lower than a regulatory limit: the Transportable Moisture Limit (TML). Iron ore fines TML can be obtained through the Modified Proctor/Fagerberg Test for Iron Ore Fines (PFD80), a dynamic compaction test which consists in compacting ore samples at different moisture contents, the TML being the moisture content at which the material reaches 80% saturation. TML has become a relevant parameter for the mining industry, firstly due to the crew and ship safety aspect, and because failure to comply with the TML can legally interrupt an ore shipment or even an entire mining/shipping operation. Therefore, knowledge related to the TML and the understanding of how it varies with ore characteristics are essential. Despite that, research works on this topic are still scarce. In this study, the relationship between particle size distribution and the TML of iron ore fines was experimentally investigated. The results have shown that the TML is highly related to the particle size distribution of the tested material, and that the TML variations can be explained by structural packing effects caused by particle interactions during compaction for different types of size distribution. It was also found that the coefficient of uniformity can be used for numerically representing the particle size distribution in order to establish relationships with the TML. Another relevant conclusion is that the TML of a mixture of different iron ore fines may not be the result of the weighted average of the individual components’ TML. This knowledge is of utmost importance for the industry, as blends of different ore products are common practice, and this finding is relevant for other cargoes that are susceptible to liquefaction.