DEMIN - Departamento de Engenharia de Minas
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Item 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 LopesEmbora 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.Item As minas abandonadas no estado de Minas Gerais : avaliação e proposição de um modelo de gestão ambiental.(2022) Fernandes, Patrícia Rocha Maciel; Lima, Hernani Mota de; Lima, Hernani Mota de; Fonseca, Alberto de Freitas Castro; Flores, José Cruz do Carmo; Miranda, José Fernando; Azevedo, Úrsula Ruchkys deMina abandonada ou órfã é um conceito sem definição clara ou totalmente aceita, seja internacionalmente ou nacionalmente. No entanto, no estado de Minas Gerais, a legislação conceitua mina abandonada como aquela com operação de lavra e tratamento de minérios inativas, sem previsão de reinício da atividade, sem medidas de controle ou monitoramento ambiental implementadas, com características de abandono e com o processo de fechamento incompleto ou ausente. Além disso, as causas de seu surgimento são complexas e podem ser exclusivas de um local. Entretanto, prioritariamente, o abandono decorre de falhas no planejamento do fechamento de mina ao longo da operação da atividade e da incapacidade do órgão regulador em exigir no licenciamento ambiental as ações de recuperação progressiva. Esta pesquisa procurou levantar e analisar as boas práticas adotadas internacionalmente na gestão das minas abandonadas e no processo de fechamento da atividade minerária para embasar a proposta desta tese. Em Minas Gerais, a partir da análise de um banco de dados interno do órgão ambiental com 499 minas em situação de suspensão temporária de atividades ou de abandono abandonadas e da análise da legislação ambiental vigente para o licenciamento de atividades minerárias, incluindo a etapa de fechamento de mina, foi possível verificar que inexiste, uma adequada política para a gestão das minas abandonadas, demonstrando um baixo desempenho das ações governamentais hoje em execução, com pouca efetividade interna, junto ao setor minerário e aos demais órgãos públicos atuantes no tema. A partir dos problemas identificados, foram elaboradas propostas com o objetivo de fornecer uma estrutura e diretrizes para orientar a tomada de decisão dos órgãos integrantes do Sistema Estadual de Meio Ambiente e Recursos Hídricos (Sisema) e da Agência Nacional de Mineração (ANM), em relação à priorização, gestão e/ou recuperação de minas abandonadas, minimizando os riscos ao meio ambiente e à segurança da população e potencializando a implementação de soluções eficientes, sustentáveis e inovadoras, em especial: (i) mudanças nas exigências do licenciamento ambiental de atividades minerárias no estado de Minas Gerais; (ii) nova metodologia para a hierarquização do risco ambiental de minas abandonadas no estado de Minas Gerais; (iii) criação do Programa Estadual de Prevenção e Gestão de Minas Abandonadas (PGMA).Item Análise de viabilidade econômica de investimento em equipamento utilizando simulação estocástica Método de Monte Carlo : estudo de caso em mina de fosfato.(2021) Navio, Kaick Abreu; Lima, Hernani Mota de; Lima, Hernani Mota de; Soares, Fabrício Carvalho; Miranda, José FernandoA maioria dos empreendimentos, em sua fase inicial de concepção de projetos, busca ferramentas que permitam apoiar os gestores acerca da decisão mais confiável. Uma ferramenta que está sendo amplamente utilizada, principalmente pelas empresas de exploração mineral, consiste na análise de cenários produtivos. As abordagens probabilísticas de análise tradicionais (determinísticas) contudo, tendem a se afastar da realidade do universo da mineração, onde a gama de variáveis que compõem determinado processo, dinâmica ou projeto pode ser incomensurável e mesmo com uma definição sistemática dos parâmetros pertinentes à equação que irá subsidiar uma tomada de decisão, tais parâmetros podem ser de dispersão totalmente aleatória. Com efeito, a utilização de técnicas de simulação estocástica, trata de variáveis que durante o tempo, de uma maneira onde pelo menos parte é considerada randômica, vem sendo amplamente utilizado em empreendimentos mineradores como ferramenta estatística, uma vez que analisando a natureza dos dados, percebe-se consonância de aplicabilidade com a mineração. Este estudo apresenta a utilização de técnicas de simulação estocástica e análise econômica sob condições de risco aplicadas à gestão de ativos, associado a simulação de Monte Carlo para tratamento de incertezas técnicas e de mercado. Em outras palavras, o presente trabalho apresenta uma metodologia de simulação e análise para que gestores de empreendimentos mineradores de pequeno e médio porte possam minimizar riscos em tomadas de decisão no tocante à substituição, aquisição ou implementação de equipamentos. A metodologia adotada neste estudo consistiu em: (i) Caracterização do problema/situação e alternativa, (ii) Definição dos elementos de custo e tratamento dos dados, (iii) Simulações estocásticas, Método de Monte Carlo (MMC), (iv) Definição dos cenários, (v) Tomada de decisão. Optou-se por esta metodologia em formato de estudo de caso na mina de fosfatos de Tapira – MG, para melhor entendimento e verificação prática da eficácia do método. No empreendimento estudado existe uma ineficiência no circuito de britagem secundária, relacionada ao desgaste rápido dos dentes dos britadores, devido às características do material da alimentação, acarretando elevação dos custos de manutenção do equipamento. A condição exposta, caracteriza-se como um problema ou situação indesejável dentro das operações da mina. A alternativa levantada seria instalar uma grelha vibratória antes da alimentação, para separar fragmentos menores que gap do britador. Para o estudo, dois cenários foram criados, primeiro (manutenção do circuito como está) e segundo (instalação da grelha). O levantamento dos dados e, por conseguinte, seu tratamento foi feito de forma determinística e estocástica utilizando o método de Monte Carlo para simular o VPL (Valor Presente Líquido) e payback (ferramentas de análise financeira utilizadas), para os próximos 10 anos de operação dos dois cenários. Sob a ótica de modelos de custos determinísticos, o projeto demonstrou viabilidade comprovado pelo VPL após três anos de sua implementação, ao passo que o modelamento estocástico apontou significativa probabilidade dos custos do projeto serem maiores que os custos atuais, cerca de 45% e a viabilidade atingiria 95% de probabilidade de verificação após o quinto ano.Item Influência de íons Mn2+ na depressão de quartzo e espessartita em gondito de manganês.(2019) São José, Fábio de; Pereira, Carlos Alberto; Pereira, Carlos Alberto; Henriques, Andréia Bicalho; Peres, Antônio Eduardo Clark; Albuquerque, Rodrigo Oscar de; Lima, Neymayer PereiraA flotação pode ser usada para a concentração de minérios de manganês de baixo teor, assim como se estabeleceu para os minérios de ferro também de baixo teor, pois se adequa ao processamento de minérios complexos, com gangas silicatadas, considerável proporções de óxidos de ferro e wad, além da granulometria fina para liberação. A literatura reporta estudos sobre o emprego da flotação como técnica para concentração do minério de manganês de baixo teor, mas pouco se exploram os fundamentos do processo, como a influência de espécies iônicas sobre o comportamento da ganga. Assim, o foco desta pesquisa foi analisar o comportamento de quartzo e espessartita quando condicionados na presença e ausência de íons Mn2+ além de depressores e coletores. As elevadas proporções de quartzo (acima dos 50%) e espessartita nos minérios de manganês de baixo teor caracterizam os chamados gonditos e tal fato se impõe como dificuldade para concentração do minério. Estudos de microflotação desta pesquisa apontaram que o pH 10 foi determinante pois, para o quartzo condicionado com silicato de sódio neste pH, obteve-se redução de flotabilidade de 12,97%, enquanto para espessartita tal redução foi de 33,85%. Íons Al3+ e Mn2+ superficiais na espessartita podem atuar como pontos preferenciais de ancoragem de espécies como SiO(OH)3 – e Si4O6(OH)6 2-, que se adsorvem por mecanismos de natureza química. A ordem de adição entre o depressor e Mn2+ mostrou importância, pois o íon adicionado antecipadamente elevou a depressão dos minerais. O coletor amida associado ao silicato de sódio levou aos resultados com menores recuperações para quartzo e espessartita. Por outro lado, o mesmo coletor, com silicato de sódio e na presença de íons Mn2+ foi o que proporcionou a melhor flotabilidade da pirolusita. No entanto, ao considerar apenas a adição de coletores, notou-se que o oleato de sódio se posicionou como o melhor por recuperar 84,44% da pirolusita. Na fase de avaliação de rotas para concentração do gondito, como objetivo secundário, a flotação em bancada com oleato de sódio se assemelhou àquela com amida de ácido graxo. A adição de Mn2+ após o silicato de sódio mostrou melhora com a redução de manganês e simultâneo aumento da sílica no rejeito, indicativo de depressão seletiva do quartzo. De outro modo, quando os íons Mn2+ foram adicionados antes do silicato de sódio, elevou-se manganês e sílica no rejeito, fruto de provável depressão preferencial da espessartita. Oleato de sódio (500 g/t) com Mn2+ (500 g/t) adicionados antecipadamente ao silicato de sódio levaram à melhor recuperação de manganês no concentrado. Já a amida pareceu influenciar menos na flotabilidade da sílica, contribuindo para maior recuperação desse composto no rejeito. A concentração magnética como etapa rougher mostrou ser viável, pois se obteve recuperações de 92,48% (22,84% Mn) e 90,74% (22,25% Mn) para as faixas de - 147 a 38 μm e -38 μm (“lama”), respectivamente para intensidade de campo de 15.500 e 12.000 Gauss.Item Estudo da flotação coletiva de sulfetos de zinco-chumbo.(2015) São José, Fábio de; Pereira, Carlos Alberto; Rodrigues, Otávia Martins SilvaAs ocorrências de zinco e chumbo podem apresentar características geológicas muito contrastantes,sendo a existência de sulfetos subordinados a uma matriz de base composicional diversa, a mais complexa forma para processamento, pois é caracterizada pelo baixo teor dos sulfetos no minério e a necessidade de duas rotas de processamento, uma visando à concentração dos silicatos portadores de zinco via flotação e, outra dedicada somente aos sulfetos de zinco-chumbo como co-produto também por flotação. A flotação de minerais sulfetados está restritamente correlacionada às ações dos chamados coletores sulfidrílicos, nos quais o enxofre possui papel fundamental nos mecanismos de adsorção do coletor, e outra característica está ligada às intensas oxidações que podem sofrer os minerais sulfetados e, portanto corroborar com o baixo desempenho do processo.Nesse trabalho,foram realizados ensaios de flotação em bancada utilizando combinações de reagentes e modulação de pH na busca por melhorias no processo de concentração coletiva de sulfetos de zinco e chumbo existentes no minério de zinco silicatado de Vazante, Minas Gerais. Os resultados confirmaram a importância do amil xantato de potássio na flotação do sulfeto de zinco, garantindo recuperação superior a 95% de Zn com teor igual a 12,86% quando auxiliado por óleo diesel (flotação extensora convencional). Assim como os maiores teor de Pb (8,25%) e Ag(585,97ppm) quando em mistura com dialquil ditiofosfato de potássio (2:1).Todos os ensaios representaram etapa única de flotação de desbaste, sendo pH 9 e potenciais eletroquímicos menos negativos como características dos sistemas com melhores resultados.Item Análise econométrica do comportamento dos preços do minério de ferro no mercado mundial.(2014) Leocadio, Luis Guilherme Esteves; Cabral, Ivo EyerNeste trabalho, a partir de uma leitura da teoria clássica do oligopólio, buscou-se problematizar o nível de concentração do mercado mundial de minério de ferro, explorando, de maneira indireta, a relação entre estrutura de mercado (indicada pelas medidas de concentração) e desempenho das firmas (rentabilidade que traduza poder de mercado das mesmas), debruçando-se mais propriamente sobre os preços que sobre a rentabilidade das firmas, dada a dificuldade de se obter séries de dados sobre custos e fazendo a hipótese que a taxa de crescimento dos preços é superior à taxa de crescimento dos custos. A metodologia econométrica foi, então, aplicada com o objetivo de estimar modelos capazes de explicar os preços do minério de ferro presentes nos contratos a termo das principais empresas que comercializam o mineral no mercado mundial. Entre os elementos explicativos do nível de preços no setor, consideraram-se: o nível de produção de cada firma, a participação de cada firma na produção total, o tipo de minério de ferro produzido, a localização da produção e do mercado consumidor de cada firma, o volume de exportações dos principais países produtores de ferro e, principalmente, o nível de concentração no setor (indústria mundial do mineral)Item Estudo de liberação das fases minerais em minérios de ferro.(2013) Ferreira, Rodrigo Fina; Lima, Rosa Malena FernandesO presente trabalho teve por objetivo estudar a liberação das fases minerais em duas amostras de itabirito do Quadrilátero Ferrífero/MG, itabiritos friável (IF) e compacto (IC), e avaliar a possibilidade de definição de uma rotina de análises que permita estimar as tendências com relação à liberação mineral. Para tanto as amostras foram fragmentadas em diversos tamanhos (britagem em 1,0 mm e moagem com P95 em 0,210 mm, 0,150 mm, 0,105 mm, 0,075 mm e 0,045 mm), sendo determinados o espectro de liberação e o grau de liberação do quartzo para cada produto de cominuição. As análises foram efetuadas através de dois métodos: microscopia ótica de luz refletida (MOLR) e QEMSCAN®. Realizaram-se também ensaios de flotação em bancada para confirmação das estimativas realizadas com base no estudo mineralógico. Os resultados evidenciaram diferenças significativas entre os itabiritos no âmbito da liberação. O IF apresenta características que facilitam a liberação, como elevada porosidade e maior tamanho dos cristais, o que implica na tendência de individualização satisfatória das fases minerais em malhas granulométricas mais grossas. O IC apresenta textura e associações minerais mais complexas, com baixa porosidade e ocorrência de cristais menores, sendo necessário aplicar moagem em malhas mais finas para obter liberação satisfatória. Os espectros de liberação mostraram que a moagem com P95 em 0,210 mm para o IF, e com P95 em 0,045 mm para o IC deve resultar em liberação satisfatória para posterior concentração. Os ensaios de flotação em bancada confirmaram as malhas de moagem definidas, tendo-se obtido concentrados com qualidade adequada a partir dos minérios moídos nos tamanhos supracitados. Verificou-se que o grau de liberação do quartzo por fração granulométrica do produto britado a 1,0 mm apresenta boa correlação exponencial com o top size de cada fração granulométrica. O parâmetro numérico K da equação de regressão pode ser utilizado como parâmetro representativo das tendências do minério com relação à liberação das fases minerais. As constatações do estudo conduziram à proposta de uma rotina para estudos de liberação em itabiritos, a qual permite a definição da malha de moagem ideal para um grande número de amostras a partir de agrupamentos das mesmas, tendo como critério de agrupamento o parâmetro numérico K anteriormente citado. O QEMSCAN® mostrou-se uma excelente ferramenta para estudos de liberação mineral, fornecendo uma gama considerável de informações úteis. No comparativo entre QEMSCAN® e MOLR verificou-se diferença significativa nos resultados das medições de grau de liberação, sendo que a microscopia ótica tende a superestimar o parâmetro, devido principalmente ao viés estereológico, corrigido no QEMSCAN®. Assim sendo, as malhas de liberação definidas através dos resultados do MOLR seriam mais grossas quando comparadas às malhas definidas por meio de análises no QEMSCAN®.Item Estudos de dimensionamento estrutural de estradas de mina a céu aberto.(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral. Departamento de Engenharia de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2011) Sousa, Lilian Masetti Lobo Soares de; Lima, Hernani Mota de; Oliveira Filho, Waldyr Lopes deNeste trabalho é realizado um estudo do dimensionamento estrutural de pavimentos aplicado a estradas de mina, com foco no cenário atual de estradas em complexos minerários de ferro nas regiões Sudeste e Norte do Brasil. O dimensionamento de camadas de uma estrada mineira é feito pela aplicação dos métodos Índice de Suporte Califórnia (CBR) e do Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER), atual Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT). A pesquisa é concluída com vários estudos de caso em que se buscam opções de dimensionamento mais adequado a partir do método do DNER. Para tanto, são estudados os efeitos da alteração de espessuras de camadas e módulos de materiais, tendo como ferramentas de apoio o programa ELSYM5 e a análise de dimensionamento estrutural mecanístico-empírica. Um diagnóstico preliminar das estradas foi fundamental para a aplicação de técnicas e conceitos da engenharia de pavimentos que, quando analisados em um sistema integrado de diversos componentes de estradas de mina (requisitos geométricos, estruturais, funcionais e de drenagem), ocorrem em diferentes estágios de desenvolvimento. Nesse contexto, ficou evidente a necessidade de maior aprofundamento do estudo e de desenvolvimento e emprego de procedimentos voltados ao dimensionamento de pavimentos. Os resultados dos dimensionamentos propostos indicam que a espessura total do pavimento calculada pelos dois métodos é basicamente a mesma. A espessura da camada de base obtida pelo método do DNER é superior àquela resultante do método CBR, enquanto o oposto ocorre com a sub-base. Ambos os dimensionamentos mostram, através da aplicação do software ELSYM5, que não são os mais apropriados, visto que a deformação de algumas camadas, principalmente no caso CBR, está acima do limite aceitável de 2000 με. Através da variação da espessura das camadas obtém-se um dimensionamento adequado, que tanto respeita o limite de deformação, como resulta na redução da espessura da camada total do pavimento. Além disso, estuda-se o efeito do uso de outros materiais ou técnicas construtivas através da variação do módulo de elasticidade. Uma extensão desse estudo referiu-se à avaliação das condições do subleito. Os resultados indicam um significativo impacto nas deformações das camadas, o que demonstra a importância da realização de ensaios de caracterização física dos materiais de construção e in situ.Item Mineração e desenvolvimento : politicas para os municípios mineradores.(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral. Departamento de Engenharia de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2011) Carvalho, Celso Guimarães; Silva, José Margarida daPromover a atividade mineral pode proporcionar um impulso a arrecadaçao municipal permitindo que seja prestado um serviço publico de qualidade a populaçao e uma fonte de financiamento do desenvolvimento local. No entanto, ha que se ter a consciencia de que, do mesmo modo que as reservas minerais sao exauriveis, a tributaçao mineral tambem encontrara um prazo final. Conhecer o grau de dependencia da arrecadaçao municipal as receitas provenientes da explotaçao mineral e uma necessidade para os municipios mineradores, que devem acompanhar as reservas e a produçao do bem e se preparar para a temporalidade e a flutuaçao de preços do mercado da mineraçao. Assim, e imprescindivel que politicas publicas sejam tomadas no sentido da ampliaçao da matriz produtiva e na elaboraçao de uma politica tributaria em consonancia com as caracteristicas da economia mineral local. Ap6s apresentar a discussao atual sobre a relaçao entre a mineraçao e desenvolvimento, esta dissertaçao demonstra a situaçao da dependencia da arrecadaçao do Municipio de Ouro Preto a mineraçao e, por fim, lança perspectivas e casos de praticas de desenvolvimento local em municipios mineradores.Item Beneficiamento de rejeito de minério de zinco.(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral. Departamento de Engenharia de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2007) Russo, Mário Luís Cabello; Pereira, Carlos AlbertoNo mercado mundial, o valor dos metais tem aumentado consideravelmente. Todas as empresas mineradoras estão adotando medidas com o objetivo de otimizar seus processos de concentração, sempre visando retirar a máxima quantidade de metal de interesse do minério “ROM”. Este princípio é compatível com o alvo ambiental de minimização da geração de resíduos na atividade mineral. Este trabalho investigou parâmetros para a concentração de rejeitos do circuito de flotação de willemita. Objetiva-se tanto aumentar a produção da empresa, como também amenizar impactos ambientais. As amostras de rejeito estudadas foram fornecidas pela Votorantim Metais, unidade de vazante. Test es de flotação em escala de bancada foram executados para determinar os reagentes a serem usados e suas respectivas dosagens. Concluiu-se que o sulfeto de sódio, o silicato de sódio e uma emulsão composta por amina primária, óleo diesel e MIBC, na relação 1:0.16:0.4, são adequados para se alcançar uma boa performance na flotação. Foram aplicadas ferramentas estatísticas com o objetivo de se determinar as melhores dosagens desses reagentes. Para uma alimentação com teor de 3,4% de zinco, foi obtido concentrado com teor de 10,5% de zinco, com recuperação metalúrgica de aproximadamente 58%, empregando -se apenas um único estágio rougher, com dosagens de 2.000 g/t de sulfeto de sódio e de silicato de sódio e 400 g/t de emulsão.