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UNIVERSIDADE DE BRASLIAFACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL

EFEITOS DO PROCESSO DE DEPOSIO HIDRULICANO COMPORTAMENTO DE UM REJEITO DE

MINERAO DE OURO

ENIO FERNANDES AMORIM

ORIENTADOR: LUS FERNANDO MARTINS RIBEIRO, DSc

DISSERTAO DE MESTRADO EM GEOTECNIA

PUBLICAO: G.DM-161/07

Braslia - DF: Junho - 2007

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UNIVERSIDADE DE BRASLIAFACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL

EFEITOS DO PROCESSO DE DEPOSIO HIDRULICA NOCOMPORTAMENTO DE UM REJEITO DE MINERAO DE OURO

ENIO FERNANDES AMORIM

DISSERTAO DE MESTRADO SUBMETIDA AO DEPARTAMENTO DEENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL DA UNIVERSIDADE DE BRASLIA COMOPARTE DOS REQUISITOS NECESSRIOS PARA A OBTENO DO GRAU DEMESTRE EM GEOTECNIA.

APROVADA POR:

_________________________________________________Prof. Lus Fernando Martins Ribeiro, DSc (UnB)(Orientador)

_________________________________________________Prof. Andr Pacheco de Assis, PhD (UnB)(Examinador Interno)

_________________________________________________Prof. Enivaldo Minette, PhD (UFV)(Examinador Externo)

Braslia - DF, 27 de Junho de 2007.

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FICHA CATALOGRFICAAMORIM, ENIO FERNANDES

Efeitos do Processo de Deposio Hidrulica no Comportamento de um Rejeito deMinerao de Ouro.

xvi, 109p., 297 mm (ENC/FT/UnB, Mestre, Geotecnia, 2007).

Dissertao de Mestrado - Universidade de Braslia. Faculdade de Tecnologia.

Departamento de Engenharia Civil e Ambiental.

1. Rejeito 2. Aterro Hidrulico

3. Beneficiamento de Ouro 4. Geotecnia em Minerao

I. ENC/FT/UnB II. Ttulo (srie)

REFERNCIA BIBLIOGRFICA

AMORIM, E.F. (2007). Efeitos do Processo de Deposio Hidrulica no Comportamento de umRejeito de Minerao de Ouro. Dissertao de Mestrado, Publicao G.DM-161/07,Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Braslia, Braslia, DF, 109 p.

CESSO DE DIREITOS

NOME DO AUTOR: Enio Fernandes AmorimTTULO DA DISSERTAO DE MESTRADO: Efeitos do Processo de Deposio Hidrulica noComportamento de um Rejeito de Minerao de Ouro.GRAU: Mestre ANO: 2007

concedida Universidade de Braslia a permisso para reproduzir cpias desta dissertao demestrado e para emprestar ou vender tais cpias somente para propsitos acadmicos ecientficos. O autor reserva outros direitos de publicao e nenhuma parte desta dissertao demestrado pode ser reproduzida sem a autorizao por escrito do autor.

____________________________Enio Fernandes AmorimRua So Joo, 1411 - Lagoa Seca59.022-390 - Natal - RN - Brasil.Tel. (84) 3223-3883

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DEDICATRIA

A Deus

Desde o incio de minha caminhada,Tu estavas comigo.Dias e noites se passaram.

Vitrias foram conquistadas.Derrotas foram superadas.Amizades foram criadas.Conhecimentos foram adquiridos...e agora que alcancei o meu objetivo,venho Te louvar, Te agradecer, Te oferecerhumildemente a vida, o amor, a felicidade,enfim, a vitria deste momento.Obrigado Senhor.

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AGRADECIMENTOS

Ao Prof. Lus Fernando Martins Ribeiro pela confiana, orientao, amizade e apoio durante todaa realizao deste trabalho.

Aos professores do Programa de Ps-Graduao em Geotecnia da UnB pelos conhecimentos

transmitidos, em especial os professores Andr Assis, Ennio Palmeira, Noris Diniz e Renato

Cunha, pela amizade construda durante este perodo.

Aos tcnicos do Laboratrio de Geotecnia da UnB por todo o apoio durante a fase de realizao

dos ensaios, de forma especial o tcnico Osvaldo pela ajuda constante nas simulaes no ESDH.

Universidade de Braslia pela oportunidade da titulao como Mestre em Geotecnia.

Ao CNPq pelo suporte financeiro durante o primeiro ano de mestrado.

Aos colegas da FUNASA por todo o incentivo na concretizao deste trabalho, em especial a

minha coordenadora Lucimar Alves, pela compreenso durante os momentos em que precisei me

ausentar do local de trabalho em funo do desenvolvimento deste trabalho.

Aos amigos da Geotecnia, Josi, Carmem, Petrnio, Cssio, Lorena, Giovanni, Daniel, Salom,

Suzana, Paula e Elza pela convivncia durante todo o tempo e momentos de diverso em Braslia.

Aos meus irmos de repblica Diego, Juan, Joel, Eider, Maurcio, Carlos, Nelson, James, Alberto

e Eder pela amizade plantada e por toda a convivncia.

E por fim, um agradecimento especial aos meus pais, irmos e Luaninha (sobrinha), por me

proporcionarem momentos felizes durante o desenvolvimento deste trabalho e fazerem parte da

minha vida.

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RESUMO

EFEITOS DO PROCESSO DE DEPOSIO HIDRULICA NO COMPORTAMENTO

DE UM REJEITO DE MINERAO DE OURO

A disposio de resduos minerais (rejeitos) por meio da tcnica de aterro hidrulico, de uma

forma geral, caracteriza-se por apresentar um baixo controle geotcnico. Neste sentido, por

apresentar deficincias nas especificaes tcnicas durante o processo de disposio estes

depsitos podem apresentar um elevado risco de ruptura. Assim, para que se possa obter uma

estrutura segura e confivel importante avaliar o comportamento do material depositado emfuno das variveis que condicionam o processo de disposio e as caractersticas do rejeito.

Desta forma, possvel estabelecer tcnicas construtivas baseadas em variveis que venham a

condicionar o processo de deposio hidrulica ainda na fase de projeto, garantindo assim uma

metodologia construtiva adequada.

Baseado neste contexto, a presente pesquisa apresenta uma avaliao do processo de deposio

hidrulica de um rejeito de minerao de ouro a partir de simulaes fsicas com diferentes nveis

de vazo e concentrao, utilizando o Equipamento de Simulao de Deposio Hidrulica

(ESDH) desenvolvido na Universidade de Braslia. Ao longo das simulaes realizadas, em

funo dos valores de concentrao e vazo adotados nos ensaios, pode-se avaliar o

comportamento do depsito com base na determinao da inclinao do aterro formado,

segregao granulomtrica, permeabilidade e densidades, tomando-se como referncia distncia

do ponto de lanamento at o trmino do depsito (praia).

Por fim, como resultado deste trabalho, tornou-se possvel obteno de dados relativos

inclinao do depsito, densidade, segregao hidrulica e permeabilidade, em funo da vazo e

concentrao adotada para a deposio do rejeito de minrio de ouro estudado.

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ABSTRACT

EFFECTS OF THE PROCESS OF HIDRAULIC DISPOSAL ON THE BEHAVIOR OF A

RESIDUE OF MINING OF GOLD

The disposal of mineral residues by the technique of hydraulic embankment, in general is

characterized for presenting a low geotechnical control. Then, because of presenting deficiencies

in the specifications techniques during the disposal process, these deposits can present a high risk

of rupture. Thus, to get a safe structure and trustworthy it is important to evaluate the behavior of

the material deposited in function of variables that give condition tothe disposal process and thecharacteristics of this residues. In such a way, it is possible to establish constructive techniques

based on variables that determine the process of hydraulic disposal in the project phase,

guaranteeing an adjusted constructive methodology.

In this context, this research presents an evaluation of the process of hydraulic disposal of one

residue of gold mining from physical simulations with different levels of outflow and

concentration, using the Hydraulic Disposal Simulation Equipment (ESDH) developed in the

University of Brasilia. Over the simulations performed, dependent of the values of concentration

and outflow in the tests, the behavior of the deposit can be evaluated on the basis of the

determination of the inclination of the formed embankment, grain sized segregation, permeability

and densities, using as a reference the distance of launching point as reference until the ending of

the deposit (beach).

Finally, as resulted of this work,it was possible to get data about the inclination of the deposit,

density, hydraulic segregation and permeability, in function of the outflow and concentration

defined for the deposition of the residue of gold studied.

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NDICE

CAPTULO PGINA

1. INTRODUO .......................................................................................................................... 11.1. CONTEXTO GERAL.................................. ............................................................................ 11.2. OBJETIVOS............................................................................................................................. 31.3. ESCOPO DA DISSERTAO ............................................................................................... 3

2. A ATIVIDADE DE MINERAO E O BENEFICIAMENTO MINERAL DO OURO.......... 52.1. INTRODUO ....................................................................................................................... 5

2.2. ETAPAS DO PROCESSO DE EXTRAO MINERAL ...................................................... 62.3. BENEFICIAMENTO DE MINRIOS DE OURO ................................................................. 72.3.1. Etapas de Preparao no Beneficiamento de Minrios de Ouro ........................................... 72.3.1.1. Britagem............................................................................................................................. 72.3.1.2. Peneiramento.................................................................................................................... 102.3.1.3. Moagem............................................................................................................................ 112.3.1.4. Classificao..................................................................................................................... 112.3.2. Concentrao Gravtica ....................................................................................................... 142.3.2.1. Jigue ................................................................................................................................. 142.3.2.2. Mesa Vibratria................................................................................................................ 152.3.2.3. Concentradores Centrfugos............................................................................................. 17

2.3.3. Flotao ............................................................................................................................... 172.3.3.1. Flotao de Minrios de Ouro.......................................................................................... 172.3.4. Fluxogramas de Beneficiamento de Ouro........................................................................... 18

3. BARRAGENS DE REJEITOS ................................................................................................. 213.1. INTRODUO ..................................................................................................................... 213.2. ATERROS HIDRULICOS.................................................................................................. 233.3. CONCEPES FSICAS NOS ATERROS HIDRULICOS.............................................. 263.4. PARMETROS DOS ATERROS HIDRALICOS............................................................. 273.4.1. Segregao Granulomtrica ................................................................................................ 273.4.2. Densidade ............................................................................................................................ 28

3.4.3. Geometria ............................................................................................................................ 293.5. FORMAO DAS BARRAGENS DE REJEITO POR MEIO DA TCNICA DEATERRO HIDRULICO............................................................................................................. 303.6. MTODOS CONSTRUTIVOS DAS BARRAGENS DE REJEITOS.................................. 323.6.1. Mtodo de Montante ........................................................................................................... 333.6.2. Mtodo de Jusante............................................................................................................... 353.6.3. Mtodo da Linha de Centro................................................................................................. 36

4. MATERIAIS E MTODOS ..................................................................................................... 384.1. INTRODUO ..................................................................................................................... 384.2. DESCRIO DO EQUIPAMENTO (ESDH) ...................................................................... 38

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4.2.1. Canal de Deposio Hidrulica ........................................................................................... 394.2.2. Sistema de Alimentao ...................................................................................................... 404.2.3. Sistema de Descarga............................................................................................................ 41

4.2.4. Sistema de Drenagem.......................................................................................................... 414.2.5. Composio Geral ............................................................................................................... 424.3. SIMULAO NO ESDH...................................................................................................... 424.4. PROGRAMA EXPERIMENTAL.......................................................................................... 474.5. CARACTERSTICAS DO MINRIO DA MINA DO MORRO DO OURO....................... 484.5.1. Localizao.......................................................................................................................... 484.5.2. Geologia .............................................................................................................................. 484.5.3. Mineralogia ......................................................................................................................... 494.5.4. Lavra e Beneficiamento ...................................................................................................... 494.5.5. Rejeito utilizado nesta pesquisa .......................................................................................... 504.6. ENSAIOS COMPLEMENTARES ........................................................................................ 51

4.6.1. Geometria do Canal............................................................................................................. 514.6.2. Granulometria...................................................................................................................... 514.6.3. Massa Especfica dos Gros................................................................................................ 514.6.4. Densidade In-Situ................................................................................................................ 524.6.5. Permeabilidade Saturada ..................................................................................................... 52

5. RESULTADOS E DISCUSSES ............................................................................................ 545.1. INTRODUO ..................................................................................................................... 545.2. GEOMETRIA DAS PRAIAS................................................................................................ 545.3. SEGREGAO HIDRULICA........................................................................................... 615.4. PESO ESPECFICO DOS GROS ....................................................................................... 75

5.5. PESO ESPECFICO SECO ................................................................................................... 815.6. NDICE DE VAZIOS ............................................................................................................ 885.7. PERMEABILIDADE............................................................................................................. 92

6. CONCLUSES E SUGESTES.............................................................................................. 966.1. CONCLUSES...................................................................................................................... 966.2. SUGESTES PARA PESQUISAS FUTURAS.................................................................... 98

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS.........................................................................................100

A.CURVAS GRANULOMTRICAS OBTIDAS NAS SIMULAES REALIZADAS NO

EQUIPAMENTO DE SIMULAO E DEPOSIO HIDRULICA .................................... 104

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LISTA DE FIGURAS

FIGURA PGINAFigura 2.1 - Exemplo de lavra a cu aberto da Mina de Rio Tinto na Espanha . (FONTE: RioTinto Company, 1983) .................................................................................................................... 6Figura 2.2 - Exemplo de lavra subterrnea mostrando um jumbo operando no alargamento dagaleria de transporte - Mina de Joo Belo - BA (FONTE: Jacobina Minerao e ComrcioLtda, 2002) ...................................................................................................................................... 6Figura 2.3 - Vista da usina de beneficiamento da Mina de Barro Alto - GO.(FONTE: AngloAmerican, 2003).............................................................................................................................. 7Figura 2.4 - Britador de mandbula de dois eixos. (modificado - CHAVES & PERES, 1999)...... 8Figura 2.5 - Corte de um britador de impacto. (modificado - CHAVES & PERES, 1999)............ 9

Figura 2.6 - Cortes de um britador cnico standard e de um short head. (modificado -CHAVES & PERES, 1999) .......................................................................................................... 10Figura 2.7 - Moinho de carga cadente. (modificado - CHAVES & PERES, 1999) ..................... 11Figura 2.8 - Representao de um hidrociclone tpico.(modificado - CHAVES et al, 1996).......13Figura 2.9 - Esquema simplificado de um jigue. (modificado - LINS, 1998) .............................. 14Figura 2.10 - Esquema simplificado de uma mesa vibratria.(modificado - LINS, 1998)..........16Figura 2.11 - Fluxograma do Beneficiamento do Minrio de Ouro da Fazenda Brasileiro(modificado - LINS, 1998)............................................................................................................ 19Figura 2.12 - Fluxograma do Beneficiamento do Minrio de Ouro da RPM (modificado -LINS, 1998)................................................................................................................................... 19

Figura 3.1 - Barragem de rejeito no norte de Wisconsin, EUA. (modificado - VICK, 1983) ...... 23Figura 3.2 - Geometria tpica de uma praia de aterro hidrulico.(modificado - RIBEIRO, 2000)29Figura 3.3 - Mtodos de descarga por ponto nico - (modificado - RIBEIRO, 2000) ................. 31Figura 3.4 - Mtodos de descarga em linha - (modificado - RIBEIRO, 2000)............................. 32Figura 3.5 - Ilustrao representativa do mtodo de montante utilizado na construo debarragens de rejeito - (modificado - VICK,1983) ......................................................................... 34Figura 3.6 - Ilustrao representativa do mtodo de jusante utilizado na construo debarragens de rejeito - (modificado - KLOHN, 1981).................................................................... 35Figura 3.7 - Ilustrao representativado mtodo da linha de centro utilizado na construode barragens de rejeito - (modificado - KLOHN, 1981) ............................................................... 36

Figura 4.1 - Ilustrao representativa do Equipamento de Simulao de Deposio Hidrulica- ESDH - (RIBEIRO, 2000). ......................................................................................................... 39Figura 4.2 - Viso geral do ESDH (RIBEIRO, 2000)................................................................... 42Figura 4.3 - Curva granulomtrica tpica do rejeito da Mina do Morro do Ouro. ........................ 50

Figura 5.1 - Esquema representativo da praia formada para a simulao C30Q20. ..................... 55Figura 5.2 - Esquema representativo da praia formada para a simulao C30Q30. ..................... 55Figura 5.3 - Esquema representativo da praia formada para a simulao C35Q20. ..................... 56Figura 5.4 - Esquema representativo da praia formada para a simulao C35Q30. ..................... 56Figura 5.5 - Perfis obtidos para uma Q prxima a 10 l/min e C entre 10,98 e 18,71%. ............... 56Figura 5.6 - Perfis obtidos para uma Q prxima a 15 l/min e C entre 10,53 e 27,44%. ............... 57

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Figura 5.7 - Perfis obtidos para uma Q prxima a 20 l/min e C entre 25,86 e 38,56%. ............... 57Figura 5.8 - Perfis obtidos para uma Q prxima a 30 l/min e C entre 29,12 e 34,36%. ............... 57Figura 5.9 - Perfis obtidos para uma C prxima a 10% e Q entre 10,15 e 14,89 l/min. ............... 58

Figura 5.10 - Perfis obtidos para uma C prxima a 15% e Q entre 9,77 e 16,16 l/min. ............... 58Figura 5.11 - Perfis obtidos para uma C prxima a 25% e Q entre 15,15 e 21,34 l/min. ............. 59Figura 5.12 - Perfis obtidos para uma C prxima a 30% e Q entre 22,06 e 32,43 l/min. ............. 59Figura 5.13 - Perfis obtidos para uma C prxima a 35% e Q entre 21,20 e 30,77 l/min. ............. 59Figura 5.14 - Variao da inclinao global do depsito com a concentrao. ............................ 60Figura 5.15 - Variao da inclinao global do depsito com a vazo. ........................................ 61Figura 5.16 - Variao do D90 para Q = 10 l/min e C entre 10,98 e 18,71%. ...............................62Figura 5.17 - Variao do D90 para Q = 15 l/min e C entre 10,53 e 27,44%. ............................... 62Figura 5.18 - Variao do D90 para Q = 20 l/min e C entre 25,86 e 38,56%. ............................... 63Figura 5.19 - Variao do D90 para Q = 30 l/min e C entre 29,12 e 34,36%. ............................... 63Figura 5.20 - Variao do D90 para C = 10% e vazes entre 10,15 e 14,89 l/min. ....................... 63

Figura 5.21 - Variao do D90 para C = 15% e vazes entre 9,77 e 16,16 l/min. ......................... 64Figura 5.22 - Variao do D90 para C = 25% e vazes entre 15,15 e 21,34 l/min. ....................... 64Figura 5.23 - Variao do D90 para C = 30% e vazes entre 22,06 e 32,43 l/min. ....................... 64Figura 5.24 - Variao do D90 para C = 35% e vazes entre 21,20 e 30,77 l/min. ....................... 65Figura 5.25 - Variao do D50 para Q = 10 l/min e C entre 10,98 e 18,71%. ............................... 66Figura 5.26 - Variao do D50 para Q = 15 l/min e C entre 10,53 e 27,44%. ............................... 66Figura 5.27 - Variao do D50 para Q = 20 l/min e C entre 25,86 e 38,56%. ............................... 66Figura 5.28 - Variao do D50 para Q = 30 l/min e C entre 29,12 e 34,36%. ............................... 67Figura 5.29 - Variao do D50 para C = 10% e vazes entre 10,15 e 14,89 l/min. ....................... 67Figura 5.30 - Variao do D50 para C = 15% e vazes entre 9,77 e 16,16 l/min. ......................... 67Figura 5.31 - Variao do D50 para C = 25% e vazes entre 15,15 e 21,34 l/min. ....................... 68

Figura 5.32 - Variao do D50 para C = 30% e vazes entre 22,06 e 32,43 l/min. ....................... 68Figura 5.33 - Variao do D50 para C = 35% e vazes entre 21,20 e 30,77 l/min. ....................... 68Figura 5.34 - Variao do D50 com a concentrao a 0,80 m do ponto de lanamento. ............... 69Figura 5.35 - Variao do D50 com a vazo a 0,80 m do ponto de lanamento. ........................... 69Figura 5.36 - Variao do D50 com a concentrao a 1,60 m do ponto de lanamento. ............... 70Figura 5.37 - Variao do D50 com a vazo a 1,60 m do ponto de lanamento. ........................... 70Figura 5.38 - Variao do D50 com a concentrao no ponto inicial de lanamento. ...................70Figura 5.39 - Variao do D50 com a vazo no ponto inicial de lanamento................................ 71Figura 5.40 - Variao do D10 para Q = 10 l/min e C entre 10,98 e 18,71%. ............................... 71Figura 5.41 - Variao do D10 para Q = 15 l/min e C entre 10,53 e 27,44%. ............................... 72Figura 5.42 - Variao do D10 para Q = 20 l/min e C entre 25,86 e 38,56%. ............................... 72

Figura 5.43 - Variao do D10 para Q = 30 l/min e C entre 29,12 e 34,36%. ............................... 72Figura 5.44 - Variao do D10 para C = 10% e vazes entre 10,15 e 14,89 l/min. ....................... 73Figura 5.45 - Variao do D10 para C = 15% e vazes entre 9,77 e 16,16 l/min. ......................... 73Figura 5.46 - Variao do D10 para C = 25% e vazes entre 15,15 e 21,34 l/min. ....................... 73Figura 5.47 - Variao do D10 para C = 30% e vazes entre 22,06 e 32,43 l/min. ....................... 74Figura 5.48 - Variao do D10 para C = 35% e vazes entre 21,20 e 30,77 l/min. ....................... 74Figura 5.49 - Variao do s para uma Q prxima a 10 l/min e C entre 10,98 e 18,71%. ............76Figura 5.50 - Variao do s para uma Q prxima a 15 l/min e C entre 10,53 e 27,44%. ............76Figura 5.51 - Variao do s para uma Q prxima a 20 l/min e C entre 25,86 e 38,56%. ............76Figura 5.52 - Variao do s para uma Q prxima a 30 l/min e C entre 29,12 e 34,36%. ............77Figura 5.53 - Variao do s para uma C prxima a 10% e Q entre 10,15 e 14,89 l/min. ............ 77

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Figura 5.54 - Variao do s para uma C prxima a 15% e Q entre 9,77 e 16,16 l/min. ..............77Figura 5.55 - Variao do s para uma C prxima a 25% e Q entre 15,15 e 21,34 l/min. ............ 78Figura 5.56 - Variao do s para uma C prxima a 30% e Q entre 22,06 e 32,43 l/min. ............ 78

Figura 5.57 - Variao do s para uma C prxima a 35% e Q entre 21,20 e 30,77 l/min. ............ 78Figura 5.58 - Variao do s com a concentrao a 0,80 m do ponto de lanamento................... 79Figura 5.59 - Variao do s com a vazo a 0,80 m do ponto de lanamento............................... 79Figura 5.60 - Variao do s com a concentrao a 1,60 m do ponto de lanamento................... 80Figura 5.61 - Variao do s com a vazo a 1,60 m do ponto de lanamento............................... 80Figura 5.62 - Variao do s com a concentrao no ponto inicial de lanamento....................... 81Figura 5.63 - Variao do s com a vazo no ponto inicial de lanamento................................... 81Figura 5.64 - Variao do d para uma Q prxima a 10 l/min e C entre 10,98 e 18,71%............. 82Figura 5.65 - Variao do d para uma Q prxima a 15 l/min e C entre 10,53 e 27,44%............. 82Figura 5.66 - Variao do d para uma Q prxima a 20 l/min e C entre 25,96 e 38,56%............. 83Figura 5.67 - Variao do d para uma Q prxima a 30 l/min e C entre 29,12 e 34,36%............. 83

Figura 5.68 - Variao do d para uma C prxima a 10% e Q entre 10,15 e 14,89 l/min.............83Figura 5.69 - Variao do d para uma C prxima a 15% e Q entre 9,77 e 16,16 l/min............... 84Figura 5.70 - Variao do d para uma C prxima a 25% e Q entre 15,15 e 21,34 l/min.............84Figura 5.71 - Variao do d para uma C prxima a 30% e Q entre 22,06 e 32,43 l/min.............84Figura 5.72 - Variao do d para uma C prxima a 35% e Q entre 21,20 e 30,77 l/min.............85Figura 5.73 - Variao do d com a concentrao no ponto inicial de lanamento. ..................... 86Figura 5.74 - Variao do d com a vazo no ponto inicial de lanamento. .................................86Figura 5.75 - Variao do d com a concentrao a 1,00 m do ponto de lanamento................... 86Figura 5.76 - Variao do d com a vazo a 1,00 m do ponto de lanamento. ............................. 87Figura 5.77 - Variao do d com a concentrao a 2,00 m do ponto de lanamento................... 87Figura 5.78 - Variao do d com a vazo a 2,00 m do ponto de lanamento. ............................. 87

Figura 5.79 - Variao do ndice de Vazios para Q = 10 l/min e C entre 10,98 e 18,71%........... 88Figura 5.80 - Variao do ndice de Vazios para Q = 15 l/min e C entre 10,53 e 27,44%........... 89Figura 5.81 - Variao do ndice de Vazios para Q = 20 l/min e C entre 25,86 e 38,56%........... 89Figura 5.82 - Variao do ndice de Vazios para Q = 30 l/min e C entre 29,12 e 34,36%........... 89Figura 5.83 - Variao do ndice de Vazios para C = 10% e Q entre 10,15 e 14,89 l/min........... 90Figura 5.84 - Variao do ndice de Vazios para C = 15% e Q entre 9,77 e 16,16 l/min............. 90Figura 5.85 - Variao do ndice de Vazios para C = 25% e Q entre 15,15 e 21,34 l/min........... 90Figura 5.86 - Variao do ndice de Vazios para C = 30% e Q entre 22,06 e 32,43 l/min........... 91Figura 5.87 - Variao do ndice de Vazios para C = 35% e Q entre 21,20 e 30,77 l/min........... 91Figura 5.88 - Variao da k para uma Q prxima a 10 l/min e C entre 10,98 e 18,71%. ............. 92Figura 5.89 - Variao da k para uma Q prxima a 15 l/min e C entre 10,53 e 27,44%. ............. 93

Figura 5.90 - Variao da k para uma Q prxima a 20 l/min e C entre 25,86 e 38,56%. ............. 93Figura 5.91 - Variao da k para uma Q prxima a 30 l/min e C entre 29,12 e 34,36%. ............. 93Figura 5.92 - Variao da k para uma C prxima a 10% e Q entre 10,15 e 14,89 l/min. ............. 94Figura 5.93 - Variao da k para uma C prxima a 15% e Q entre 9,77 e 16,16 l/min. ............... 94Figura 5.94 - Variao da k para uma C prxima a 25% e Q entre 15,15 e 21,34 l/min. ............. 94Figura 5.95 - Variao da k para uma C prxima a 30% e Q entre 22,06 e 32,43 l/min. ............. 95Figura 5.96 - Variao da k para uma C prxima a 35% e Q entre 21,20 e 30,77 l/min. ............. 95

Figura A.1 - Curvas granulomtricas dos pontos amostrados ao longo do depsito para oensaio C10Q10. ........................................................................................................................... 105

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Figura A.2 - Curvas granulomtricas dos pontos amostrados ao longo do depsito para oensaio C10Q15. ........................................................................................................................... 105Figura A.3 - Curvas granulomtricas dos pontos amostrados ao longo do depsito para o

ensaio C15Q10. ........................................................................................................................... 106Figura A.4 - Curvas granulomtricas dos pontos amostrados ao longo do depsito para oensaio C15Q15. ........................................................................................................................... 106Figura A.5 - Curvas granulomtricas dos pontos amostrados ao longo do depsito para oensaio C25Q15. ........................................................................................................................... 107Figura A.6 - Curvas granulomtricas dos pontos amostrados ao longo do depsito para oensaio C25Q20. ........................................................................................................................... 107Figura A.7 - Curvas granulomtricas dos pontos amostrados ao longo do depsito para oensaio C30Q20. ........................................................................................................................... 108Figura A.8 - Curvas granulomtricas dos pontos amostrados ao longo do depsito para oensaio C30Q30. ........................................................................................................................... 108

Figura A.9 - Curvas granulomtricas dos pontos amostrados ao longo do depsito para oensaio C35Q20. ........................................................................................................................... 109Figura A.10 - Curvas granulomtricas dos pontos amostrados ao longo do depsito para oensaio C35Q30. ........................................................................................................................... 109

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LISTA DE TABELAS

TABELA PGINATabela 1.1 - Principais processos do meio ambiente passveis de alterao negativa pelasatividades de minerao. ................................................................................................................. 2

Tabela 3.1 - Aterros hidrulicos no Brasil construdos pela Light e Power Co.(modificado -RIBEIRO, 2000)............................................................................................................................ 25

Tabela 4.1 - Resumo dos ensaios realizados no ESDH................................................................. 47Tabela 4.2 - Caractersticas do rejeito da Mina do Morro do Ouro. ............................................. 51

Tabela 5.1 - D90 em diferentes pontos do depsito. ...................................................................... 62Tabela 5.2 - D50 em diferentes pontos do depsito. ...................................................................... 65Tabela 5.3 - D10 em diferentes pontos do depsito. ...................................................................... 71Tabela 5.4 - Peso especfico dos gros em diferentes pontos do depsito.................................... 75Tabela 5.5 - Peso especfico seco em diferentes pontos do depsito............................................ 82Tabela 5.6 - ndice de vazios em diferentes pontos do depsito................................................... 88Tabela 5.7 - Permeabilidade em diferentes pontos do depsito.................................................... 92

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ml - Mililitro

mm - Milmetro

m2 - Metro quadradom3 - Metro cbico

MBT - Mercaptobenzotiazol

NE - Nordeste

Pb - Chumbo

Q - Vazo

rpm - Rotao por minuto

RPM - Rio Paracatu Minerao

s - Segundo

SW - Sudoste

t1,2 - Tempo

ton - Tonelada

Ws - Peso de sedimentos

Wt - Peso total

Zn - Zinco

m - Micrometro

d - Peso especfico seco

s - Peso especfico dos gros

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CAPTULO 1____________________

INTRODUO

1.1. CONTEXTO GERAL

O processo de extrao mineral no Brasil possui um destaque altamente representativo no cenrio

econmico mundial. Para que a atividade de minerao apresente uma sustentabilidade nos mais

diversos segmentos, como a manuteno de custos de mercado mais atrativos e atenda as

exigncias relativas s legislaes ambientais pertinentes no pas, faz-se necessrio umaprimoramento e um monitoramento constante de todo o fluxo da atividade mineral.

Observa-se que as operaes necessrias para a realizao das atividades de minerao podem

acarretar alteraes significativas ao meio ambiente, as quais, dependendo de sua importncia,

podem constituir impactos ambientais negativos. Os principais processos de alterao do meio

fsico, bitico e antrpico, passveis de alterao negativa pelas operaes das fases de instalao

e funcionamento da minerao, podem ser vistos na Tabela 1.1.

Tomando-se por base as alteraes do meio fsico, os conceitos empregados pela geotecnia

tendem a estabelecer um maior grau de segurana para este tipo de atividade e requerem uma

ateno especial, em virtude da heterogeneidade de material, das atividades de lavra e gerao de

rejeitos. Contudo, as diferenas nas diversas reas e formas de explorao tendem a dificultar o

monitoramento de algumas etapas do processo de produo mineral e principalmente o controle

da disposio do rejeito.

Os impactos ambientais negativos associados disposio de rejeitos representam um passivo

ambiental na atividade de extrao mineral considerando principalmente o volume de rejeitos

gerados bem como as extensas reas destinadas sua estocagem. Alm disso, a ocorrncia de

grandes acidentes relacionada a estruturas de conteno de rejeitos, no Brasil e no mundo, tem

aumentado s exigncias quanto ao controle de segurana dos sistemas de deposio de rejeitos.

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De uma forma geral, os rejeitos exibem caractersticas mineralgicas, geotcnicas e fsico-

qumicas bastantes variveis, tanto em funo do tipo de minrio explorado quanto do prprio

processo de beneficiamento. Essas condicionantes geram dificuldades na obteno de parmetros

fsicos representativos, interferindo diretamente no controle do material e na estabilidade e

segurana dos sistemas de disposio de rejeitos.

Tabela 1.1 - Principais processos do meio ambiente passveis de alterao negativa pelas

atividades de minerao.

Segmento do meio ambiente Processo ou fator considerado

Meio Fsico

Eroso pela gua Deposio de sedimentos ou partculas Inundao Escorregamento Movimento de bloco Movimentao das guas em sub-superfcie Escoamento das guas em superfcie Interaes fsico-qumicas e bacterianas no solo e nas

guas superficiais e subterrneas Eroso elica Circulao de partculas slidas e gases na atmosfera Propagao de ondas sonora Propagao de sismos Degradao de reas

Meio Bitico Desenvolvimento da vegetao Desenvolvimento da fauna

Meio Antrpico Trnsito Percepo ambiental

Uma das formas comuns de disposio dos resduos gerados pelo beneficiamento mineral a

utilizao de reas com a formao de barragens de rejeitos em seu entorno. Em geral, tem-se

uma preferncia por esta forma de disposio, onde a tcnica de aterro hidrulico amplamente

utilizada. O procedimento adotado nesta tcnica impe o lanamento de um material na forma de

polpa, constitudo basicamente por resduos minerais e lquidos, gerados durante a fase de

beneficiamento, que acabam por gerar uma variabilidade geotcnica muito grande no local de

deposio. Alm disso, os projetos de disposio de rejeitos por meio desta tcnica, de uma

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forma de disposio dos rejeitos por meio da tcnica de aterro hidrulico. Num segundo momento

faz-se a descrio do objetivo desta dissertao de mestrado e descreve-se o escopo da mesma.

No intuito de promover um conhecimento mais abrangente da atividade de minerao voltada

para o tratamento de minrios, o Captulo 2 descreve as principais etapas utilizadas durante o

processo de beneficiamento de ouro. Esta abordagem visa fornecer um entendimento de como o

rejeito gerado, a partir do fracionamento do material slido, desde a fase de lavra at a obteno

do produto final.

No Captulo 3 apresentada uma reviso bibliogrfica pertinente s barragens de rejeitosformadas pela tcnica de aterros hidrulicos, onde procura-se abordar os principais aspectos

inerentes a esta forma de disposio de resduos minerais, como: processos de formao,

concepes fsicas adotadas, parmetros geotcnicos usuais e mtodos construtivos.

A descrio dos materiais utilizados e da metodologia adotada para avaliao do comportamento

do rejeito de ouro encontra-se no Captulo 4. Os aspectos relacionados potencialidade do

Equipamento de Simulao e Deposio Hidrulica tambm esto descritos neste captulo.

No Captulo 5 so apresentados os resultados obtidos nas simulaes realizadas no ESDH bem

como as anlises destes resultados. As discusses sobre as principais caractersticas do depsito

relacionadas geometria das praias formadas, segregao hidrulica, densidade e permeabilidade

tambm so mencionadas neste captulo.

O Captulo 6 menciona as concluses obtidas sobre esta dissertao e prope algumas sugestes

para pesquisas futuras.

Por fim, o Apndice A rene as curvas granulomtricas obtidas das simulaes realizadas no

Equipamento de Simulao e Deposio Hidrulica.

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CAPTULO 2____________________

A ATIVIDADE DE MINERAO E O BENEFICIAMENTO MINERAL DO OURO

2.1. INTRODUO

Entende-se por atividade de minerao aquela caracterizada fundamentalmente pela pesquisa e

explorao de recursos minerais teis, que se encontrem no solo ou subsolo. CHAMMAS (1989)

define minerao como um complexo de atividades necessrias extrao econmica de bens

minerais da crosta terrestre, provocando transformaes no meio ambiente. A lavra constitui-se

no conjunto de atividades coordenadas que extraem um bem mineral, objetivando o seu

aproveitamento industrial ou uso direto. Na lavra so produzidos resduos minerais chamados de

estreis, provenientes do decape da mina. J os processos de beneficiamento ou tratamento de

minrios so aqueles que envolvem separaes fsicas e qumicas, visando obteno da

substncia mineral de interesse. Nesta etapa so produzidos tambm os resduos minerais

denominados rejeitos. Em linhas gerais pode-se dizer que ao longo da atividade de minerao so

obtidos os estreis, o produto final e os rejeitos.

O produto final, que a substncia de interesse da mineradora, se encontra vinculado natureza

de cada minerao, tendo como base a pesquisa mineral realizada, o plano de lavra estabelecido e

o tratamento submetido ao minrio. Todo processo, tanto de lavra como de beneficiamento, tem

por objetivo gerar produtos que satisfaam qualidade exigida pelo mercado consumidor. H que

se contemplar tambm fatores que influenciam no produto final, como as condies de logsticas,

parmetros adotados nas usinas de beneficiamento, tipo de minrio, dentre outros.

A minerao sem dvida um fator importante no desenvolvimento de um pas, tanto gerando

riquezas quanto contribuindo para a formao e progresso de diversas regies. No Brasil, o ciclo

do ouro foi responsvel por boa parte da ocupao e desenvolvimento do estado de Minas Gerais.

Se hoje Minas Gerais ostenta a condio de estado industrial, com certeza deve atividade

mineral. Todo o Quadriltero Ferrfero teve seu desenvolvimento calcado na minerao, na poca

do Brasil Colnia, explorando ouro e diamantes, e posteriormente minrios de ferro e outros

minerais.

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2.2. ETAPAS DO PROCESSO DE EXTRAO MINERAL

O desenvolvimento da explorao mineral se d, basicamente, por intermdio de duas fases: oprocesso de lavra do material de interesse e a etapa de beneficiamento do mesmo.

Para a primeira fase, dependendo da viabilidade tcnica e econmica imposta pelas anlises da

geologia, a lavra pode ser feita a cu aberto (direto na superfcie da regio de explorao) e/ou

subterrnea (galerias situadas abaixo do nvel natural da rea a ser explorada). As Figuras 2.1 e

2.2 ilustram estes dois tipos de lavras.

Figura 2.1 - Exemplo de lavra a cu aberto da Mina de Rio Tinto na Espanha.

(FONTE: Rio Tinto Company, 1983)

Figura 2.2 - Exemplo de lavra subterrnea mostrando um jumbo operando no alargamento da

galeria de transporte - Mina de Joo Belo - BA.

(FONTE: Jacobina Minerao e Comrcio Ltda, 2002)

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A etapa de beneficiamento mineral depende do tipo de material que est sendo explorado e da

concepo do produto final a ser comercializada em termos de pureza, granulometria, forma,

dentre outros. Esta atividade envolve processos fsicos e qumicos, como britagem, moagem,

ciclonagem, flotao, espessamento etc. A Figura 2.3 apresenta uma vista geral de uma usina de

beneficiamento.

Figura 2.3 - Vista da usina de beneficiamento da Mina de Barro Alto - GO.

(FONTE: Anglo American, 2003)

2.3. BENEFICIAMENTO DE MINRIOS DE OURO

O beneficiamento de minrios de ouro apresenta algumas peculiaridades que o diferenciam de

outros mtodos de tratamento. O elemento submetido ao processo de beneficiamento um

elemento qumico em sua forma natural metlica, caracterizado por possuir elevada densidade e

maleabilidade. De uma forma geral, as rotas de processamento podem se restringir a uma mera

adequao granulomtrica do minrio s etapas hidrometalrgicas subseqentes ou envolver,

alm da preparao, estgios de concentrao. Para esta ltima situao, as propriedadesdiferenciadoras exploradas so a diferena de densidade e de hidrofobicidade entre o ouro e os

minerais a ele associados mais intimamente e os minerais de ganga.

2.3.1. Etapas de Preparao no Beneficiamento de Minrios de Ouro

2.3.1.1. Britagem

Inicialmente, o minrio que chega proveniente da frente de lavra passa por uma etapa de

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britagem, onde o material sofre uma desagregao brusca. Essa britagem primria pode ser

realizada tanto em britadores de mandbulas de dois eixos quanto em britadores de impacto

(CHAVES & PERES, 1999).

A Figura 2.4 apresenta um corte longitudinal de um britador de mandbulas de dois eixos. Para

esse tipo de britadoros elementos mecnicos ativos consistem de uma placa metlica mvel e

uma placa metlica fixa. A placa mvel se movimenta de modo recessivo em torno de um eixo

excntrico de forma a se aproximar e afastar em um certo intervalo de tempo da placa fixa.

distncia entre as duas mandbulas na extremidade superior do britador designada como gap.

O fragmento de rocha ou minrio a ser britado introduzido no espao entre as duas mandbulase, durante o movimento de aproximao, esmagado. Os fragmentos resultantes escoam para

baixo, durante o movimento de afastamento, cada qual se deslocando at uma posio em que

fique contido pelas mandbulas e seja novamente esmagado na aproximao seguinte da

mandbula mvel. O movimento gerado por um outro eixo, excntrico, que aciona uma biela.

Esta biela est ligada a duas placas rgidas de metal, chamadas abanadeiras. Como a mandbula

mvel est presa pelo eixo cntrico, seu movimento percorre um arco de crculo, aproximando e

afastando a sua extremidade inferior da mandbula fixa. A mandbula mvel, as abanadeiras e a

biela so mantidas solidrias por um tirante, que aparafusado carcaa do britador.

CntricoEixo

EixoExcntrico Volante

AbanadeiraBiela

Calo

TiranteMandbula mvel

Abanadeira

Mandbulafixa

Figura 2.4 - Britador de mandbula de dois eixos. (modificado - CHAVES & PERES, 1999)

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Os britadores convencionais de impacto se caracterizam por terem desgaste elevado e por isto

esto limitados a materiais no abrasivos. Apresentam menor investimento de capital e maior

rendimento energtico. A ao mecnica o impacto dos martelos ou barras de impacto sobre as

partculas e a transformao de sua energia cintica em fratura. A carcaa projetada

especialmente de forma a fragmentar as partculas impactadas contra a mesma. A descarga livre

e a cmara grande, para permitir a movimentao das partculas e passagem de blocos de

grandes dimenses. Em alguns modelos a posio das barras de impacto pode ser ajustada

horizontalmente, de forma a regular a granulometria do produto. A Figura 2.5 ilustra o corte

longitudinal de britador de impacto.

Figura 2.5 - Corte de um britador de impacto. (modificado - CHAVES & PERES, 1999)

Num segundo momento, no intuito de fracionar ainda mais o minrio extrado, utilizam-se

britagens secundrias e tercirias por meio de britadores cnicos (CHAVES & PERES, 1999). Osaparelhos usados na britagem secundria so designados como britador cnico ou cnico

standard, os empregados na britagem terciria so mais curtos e de cmara mais fechada, sendo

chamados de short head. A Figura 2.6 ilustra os cortes longitudinais do britador cnico

standard e do britador short head.

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Cnico

Hydroset

"Short Head"

Posio maisfechada - 3

Posiomdia - 2

Posio maisaberta - 1

Figura 2.6 - Cortes de um britador cnico standard e de um short head.

(modificado - CHAVES & PERES, 1999)

2.3.1.2. Peneiramento

Ao longo das etapas de britagens dos minrios de ouro do Brasil so empregadas peneiras

vibratrias convencionais, constitudas por um chassi robusto, apoiado em molas, um mecanismo

acionador do movimento vibratrio e um, dois ou trs suportes para as telas (CHAVES e PERES,

1999). No peneiramento de partculas grosseiras necessrio revestir as paredes internas do

chassi com placas de material resistente abraso. Quando se peneiram materiais contendo

tamanhos variados numa malha de abertura pequena muito conveniente colocao de um

anteparo de alvio ou proteo, com uma tela grossa e forte, que recebe o impacto e o esforo

mecnico das partculas maiores. Durante a etapa de peneiramento as empresas de minerao

utilizam dois tipos diferentes de peneiras: as vibratrias inclinadas e as horizontais. As peneirasvibratrias inclinadas possuem inclinaes variando entre 15 e 35 e transportam o material do

leito a uma velocidade de 18 a 36 m/mim, dependendo da inclinao. Por outro lado, as peneiras

horizontais transportam o material velocidade de 12 m/mim. As peneiras vibratrias inclinadas

tm um movimento vibratrio circular ou elptico, que faz com que as partculas sejam lanadas

para cima e para frente, de modo que possam se apresentar tela vrias vezes, sempre sobre

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aberturas sucessivas. Este movimento vibratrio causa a estratificao do conjunto de partculas

sobre a tela, de modo que as maiores fiquem por cima e as menores por baixo.

2.3.1.3. Moagem

Como forma de minimizar ainda mais o tamanho das partculas para obteno do elemento de

interesse, utiliza-se, no Brasil, os moinhos de bolas (CHAVES & PERES, 1999), enquadrados na

categoria de moinhos de carga cadente (Figura 2.7). Esses equipamentos so constitudos de um

corpo cilndrico que gira em torno do seu eixo. A carcaa feita de chapa calandrada e soldada,

com espessura entre 1/100 e 1/75 do dimetro do moinho, fechada nas duas extremidades por

peas de ao fundido chamadas: tampas, cabeas ou espelhos. So sempre revestidos

internamente por material metlico ou de borracha resistente ao desgaste.

Saia

Feedwell

Acionamento

Passadio

OF

Rake

Opes de descarga

do underflow

Underflow

Overflow

Calha do

Descarga

de espuma

Figura 2.7 - Moinho de carga cadente. (modificado - CHAVES & PERES, 1999)

2.3.1.4. Classificao

A etapa de classificao consiste em separar uma populao de partculas em duas outras

populaes sendo, uma com proporo significativamente maior de partculas grosseiras

(underflow), e a outra com proporo significativamente maior de partculas finas (overflow)

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(CHAVES et al, 1996). De um modo geral a classificao executada com um dos seguintes

objetivos: selecionar partculas suficientemente finas, portanto com elevado grau de liberao

para alimentar o processo de concentrao, especialmente a flotao e/ou promover o retorno das

partculas mais grosseiras ao moinho de bolas. Alm disso, um outro objetivo poder ser a

eliminao de partculas muito finas, nocivas etapa subseqente. Essa operao usualmente

conhecida como deslamagem.

Durante dcadas a classificao foi realizada em equipamentos denominados classificadores

espirais, entretanto, h aproximadamente 50 anos, esses equipamentos tornaram em desuso

passando a utilizar os hidrociclones, ou simplificadamente, ciclones, inveno do Dutch StateMines Departament (Holanda). Esse equipamento considerado nos dias de hoje comopadro

para classificao fina, entre 850 mm e 2 mm. Como vantagens dos ciclones em relao aos

classificadores espirais pode-se destacar que os ciclones possuem uma capacidade elevada em

termos de volume ou rea ocupada, facilidade de controle operacional, operao relativamente

estvel e entrada em regime em curto perodo de tempo, alm disso, a manuteno fcil e o

investimento baixo, permitindo a viabilizao de unidades de reserva. Por outro lado,

apresentam como desvantagens um custo operacional maior, devido energia gasta no

bombeamento, detm incapacidade de armazenar grande volume de polpa e, com isso, de ter

efeito regulador, e, possui uma menor eficincia de classificao no processo de beneficiamento

mineral. A Figura 2.8 ilustra uma viso geral de um hidrociclone tpico.

A compreenso do funcionamento do ciclone fica facilitada a partir da anlise de sua operao

com gua. A polpa de alimentao adquire um movimento circular, ou mais precisamente em

escoamento rotacional, dentro da poro cilndrica do ciclone. As nicas opes para a sada da

gua alimentada so o apex e o vortex finder. A maior parte da gua sai pelo vortex finder,devido sua maior seo. No interior do ciclone toda a gua gira no mesmo sentido, mas parte

dela tem uma componente vertical de velocidade descendente e se dirige para o apex (vrtice

descendente) e a outra tem um sentido ascendente e se dirige para o vortex finder (vrtice

ascendente). O movimento da massa fluida acarreta o aparecimento de uma presso negativa que

provoca suco de ar para dentro do ciclone, atravs do apex, de modo que esse ar mistura-se

ao vrtice ascendente e sai pelo overflow.

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Overflow

Vortex Finder

Seo Cilndrica

Seo Cnica

Apex

Injetor

Figura 2.8 - Representao de um hidrociclone tpico.

(modificado - CHAVES et al, 1996)

Considerando a presena de partculas slidas, o movimento circular gera uma fora centrfugaque impele as partculas em direo s paredes do ciclone. As partculas ficam sujeitas

velocidade centrfuga que tende a arrast-las em direo s paredes do ciclone e velocidade

vertical imposta pelo movimento da gua dentro do ciclone no sentido descendente nas regies

prximas periferia, onde a massa de polpa est sendo descarregada pelo underflow, e no

sentido ascendente nas regies centrais, onde a polpa est sendo descarregada pelo overflow.

As partculas mais grosseiras tm massa maior e por isso afundam mais depressa no campo

centrfugo, ocupando o volume do ciclone prximo s paredes. As partculas finas tambmtendem a serem projetadas em direo s paredes, mas como o espao j est ocupado pelas

partculas grosseiras so empurradas para o centro do ciclone. As partculas extremamente finas

se incorporam ao meio lquido e se dividem entre underflow e overflow, de acordo com a

participao de gua entre esses fluxos.

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2.3.2. Concentrao Gravtica

A utilizao do mtodo mais adequado para o processamento de um minrio de ouro determinado por muitos fatores como a mineralogia dos minerais portadores de ouro e dos

minerais de ganga, o tipo de padro de liberao dos minerais portadores de ouro e o tamanho da

partcula de ouro, entre outros (LINS, 2000). De uma forma geral, as partculas livres de ouro de

tamanho maiores que 200 m podem ser recuperadas eficientemente por mtodos denominados

gravticos. Quando o ouro est associado a sulfetos, o processamento usual inclui a cominuio

do minrio e subseqente liberao, seguida de uma etapa de flotao antes da cianetao. A

concentrao de minrios de ouro no Brasil praticada por mtodos gravticos e por flotao. Os

aparelhos mais empregados na separao gravtica de minrios de ouro so os jigues, as mesas

vibratrias e os concentradores centrfugos.

2.3.2.1. Jigue

O processo de jigagem provavelmente o mtodo gravtico de concentrao mais complexo. Esta

caracterstica devida as suas contnuas variaes hidrodinmicas. Nesse processo, a separao

dos minerais de densidades diferentes realizada em um leito dilatado por uma corrente pulsante

de gua, produzindo a separao dos minerais (LINS, 1998). A Figura 2.9 apresenta um esquema

simplificado de um jigue.

Figura 2.9 - Esquema simplificado de um jigue. (modificado - LINS, 1998)

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Grande parte da estratificao supostamente ocorre durante o perodo em que o leito est aberto,

dilatado, e resulta da sedimentao retardada, acentuada pela acelerao diferencial. Estes

mecanismos colocam os gros finos e/ou mais leves em cima e os grossos e/ou mais pesados no

fundo do leito. A consolidao intersticial, durante a suco, direciona as partculas finas/pesadas

no fundo e as grossas/leves no topo do leito. Os efeitos de impulso e suco, quando ajustados

adequadamente, resultam em uma estratificao quase perfeita, segundo a densidade dos minerais

(LINS, 1998).

Uma varivel importante neste processo a gua, que introduzida sob a tela na arca do jigue.

No deve haver alterao no fluxo da gua, pois estas alteraes tendem a perturbar as condiesde concentrao no leito do jigue. recomendvel que as tubulaes de gua de processo para

cada jigue, ou mesmo para cada cmara do jigue, sejam alimentadas separadamente a partir de

um reservatrio de gua por gravidade.

2.3.2.2. Mesa Vibratria

A mesa vibratria ou oscilatria consiste de uma placa de madeira revestida de um material com

alto coeficiente de frico (borracha ou plstico), parcialmente coberta com ressaltos, inclinada esujeita a um movimento assimtrico na direo dos ressaltos. Esta placa possui um mecanismo

que provoca um aumento da velocidade no sentido da descarga do concentrado e uma reverso

sbita no sentido contrrio, diminuindo suavemente a velocidade no final do curso (LINS, 1998).

Os mecanismos de separao atuantes na mesa oscilatria podem ser melhor compreendidos se

considerar separadamente a regio da mesa com ressaltos e a regio lisa. As partculas minerais,

alimentadas transversalmente aos ressaltos, sofrem o efeito do movimento assimtrico da mesa,resultando em um deslocamento das partculas para frente; as pequenas e pesadas deslocando-se

mais que as grossas e leves. Nos espaos entre os ressaltos, as partculas estratificam-se devido

dilatao causada pelo movimento assimtrico da mesa e pela turbulncia da polpa atravs dos

ressaltos, fazendo com que os minerais pesados e pequenos fiquem mais prximos superfcie

que os grandes e leves. A Figura 2.10 apresenta um esquema simplificado de uma mesa

vibratria.

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Direo do fluxo

Riffles

Arrastada pelo fluxo de gua transversal

Inclinao do riffle Movimentoassimtrico

gua Alimentao

Riffles

Concentrado

Mistos Rejeito Lamas

Figura 2.10 - Esquema simplificado de uma mesa vibratria.

(modificado - LINS, 1998)

A mesa oscilatria empregada h vrias dcadas, sendo um equipamento disseminado por todo

o mundo para a concentrao gravtica de vrios tipos de minrios. considerado de um modo

geral o equipamento mais eficiente para o tratamento de materiais com granulometria fina. A

limitao deste processo de separao a baixa capacidade de processamento, menor que duas

toneladas por hora, fazendo com que seu uso, particularmente com minrios de aluvies, se

restrinja s etapas de limpeza. um equipamento muito usado na limpeza de concentrado

primrio ou secundrio de minrios de ouro livre.

No tratamento de minrios de granulometria muito fina, a mesa oscilatria opera com menor

capacidade, menor que 500 kg por hora, sendo comum colocao, aps uma srie de 6 a 10

riffles, de ripas de altura um pouco maior e mais larga para criar melhores condies de

sedimentao; a chamada mesa de lamas.

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2.3.2.3. Concentradores Centrfugos

A operao dos concentradores centrfugos se baseia no princpio de se aumentar o efeitogravitacional visando uma maior eficincia na recuperao de partculas finas. Estes

concentradores surgiram no Canad em substituio aos equipamentos rudimentares.

Destacam-se no cenrio mundial os concentradores centrfugos Knelson e Falcon, ambos

canadenses.

2.3.3. Flotao

A flotao um mtodo de separao entre partculas slidas que explora diferenas superficiais baseadas no fato das mesmas apresentarem carter polar (hidrofilicidade) ou apolar

(hidrofobicidade). Segundo o princpio de afinidade entre espcies ambas polares ou ambas

apolares, em uma mquina de flotao as entidades hidroflicas seguem o fluxo de gua e as

hidrofbicas aderem s bolhas de ar. As superfcies formadas de partculas de ouro puras e limpas

so naturalmente hidroflicas. Na prtica, o ouro pode ser considerado um dos melhores exemplos

de hidrofobicidade natural entre os sistemas de extrao industrial (MARSDEN & HOUSE,

1992). Na maioria dos casos as partculas de ouro encontram-se na natureza intimamente

associadas a alguns minerais, especialmente da famlia dos sulfetos, tais como arsenopirita, pirita,

pirrotita e calcopirita.

2.3.3.1. Flotao de Minrios de Ouro

A aplicao da flotao como uma etapa no processamento de minrios de ouro pode ser assim

classificada, considerando a interao com a mineralogia prevalecente no minrio (LINS, 2000):

Flotao de minrios com partculas de ouro;

Flotao de ouro associado com sulfetos:

- ouro associado com pirita, pirrotita e arsenopirita;

- ouro associado a minerais como calcopirita e bornita em minrios de cobre;

- ouro associado com sulfetos de Cu, Pb, Ag, Zn;

Flotao de ouro em sistemas mistos: parte do ouro ocorre como partculas de ouro nativo e

parte associada a sulfetos.

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De modo geral, o esquema de flotao aplicado aos minrios de ouro, com ouro associado a

sulfetos ou no, visa a flotao conjunta de ouro e sulfetos. Essa prtica se justifica, em parte,

pela dificuldade inerente de separao seletiva entre ouro livre (partculas de ouro nativo

liberadas dos sulfetos ou minerais de ganga) e os sulfetos de modo geral.

No Brasil, pelo menos trs importantes mineraes de ouro empregam a flotao, todas

localizadas em Minas Gerais. Na usina So Bento, em Santa Brbara, o ouro e a pirita so

flotados juntos. Na operao da Morro Velho, em Raposos, o processamento do minrio inclui

uma etapa preliminar de flotao de ouro livre e grafita com mercaptobenzotiazol (MBT) em pH

neutro, em uma etapa seguinte, a pirita contendo ouro flotada com a adio de diofosfato. ARio Paracatu Minerao (RPM), em Paracatu, processa um minrio de ouro contendo ouro livre e

sulfetos (pirita e arsenopirita). O esquema de flotao nesse caso consta de tratar separadamente o

overflow e o underflow do ciclone que classifica o produto da moagem. O underflow

concentrado por flotao com a adio de MBT (30 g/ton.) em pH 6-6,5. O overflow tambm,

com a adio de MBT (10g/ton.), no mesmo pH. Aps uma etapa de limpeza, os dois

concentrados se juntam alimentando o circuito de cianetao.

2.3.4. Fluxogramas de Beneficiamento de Ouro

Os fluxogramas de beneficiamento mineral so ilustraes que apresentam a seqncia das etapas

necessrias para obteno do mineral de interesse. Duas empresas foram escolhidas para

exemplificar por meio dos seus fluxogramas como funciona o processo de beneficiamento de

ouro: a Companhia Vale do Rio Doce - CVRD, por ser a maior produtora de ouro no pas, e a Rio

Paracatu Minerao - RPM, por apresentar o fluxograma mais elaborado em termos de operaes

de concentrao, que abrangem, alm dos mtodos gravticos, a flotao, tanto em clulasmecnicas quanto a flotao unitria. A seguir, as Figuras 2.11 e 2.12 ilustram os fluxogramas de

beneficiamento dos minrios de ouro extrado da Fazenda Brasileiro (CVRD) e da RPM,

destacando a maioria das etapas de beneficiamento descritas anteriormente.

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Ouro Fornode fuso

Britador de

ClassificaoMina

Sobrenadante

Minrio

Forno

rotativo

Cianeto

mandbulas

estoquePilha de

Correiatransportadora

Paneiravibratria Estoque de

minrio britado

Britadorprimrio

Britadorsecundrio

Classificao docarvo carregado

Carvoreativado Espassador

primrioCiclone

secundrioCiclone

de bolasMoinho

Mesa vibratria

Tanque desoluoisenta

de ouro

rpidoresfriamentoTanque de

rejeitosBacia de

sadalavagem

Tanque de

de carvoclassificaoTanque de

Tanques de lixiviaoTanque CIP/CIL

Figura 2.11 - Fluxograma do Beneficiamento do Minrio de Ouro da Fazenda Brasileiro.

(modificado - LINS, 1998)

PeneirasPrimrias

FinalConcentrado

HidrometalurgiaPara

OversidePilha

CnicosBritadores

ROM

Clulas Unitrias

Moinho Bolas

Classificao

Britador Impacto

SecundriasPeneiras

Concentrado Jigue

EspassamentoPara

BarragemRejeitos

Cleaner dasUnitrias

ScavangerCleaner da

Scavanger Existente

Flotao Scavanger

ClulasUnitrias

5Moinho

Figura 2.12 - Fluxograma do Beneficiamento do Minrio de Ouro da RPM

(modificado - LINS, 1998)

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Ao trmino do beneficiamento mineral gera-se o produto, material de valor econmico

explorado, e como conseqncia obtm-se um resduo mineral usualmente conhecido como

rejeito. Dando continuidade ao fluxo o produto tem um destino comercial e a disposio do

material residual gerado apresenta destinaes diferentes. As formas comuns de disposio de

rejeitos so dadas atravs de preenchimentos de cavas e/ou galerias exauridas, fechamentos de

descontinuidades utilizando o rejeito sob a forma de pasta e construo de barragens por meio da

tcnica de aterro hidrulico. Alm disso, tem-se se tornado possvel o aproveitamento destes

materiais como matria-prima para outras atividades.

Contudo, a forma mais usual de disposio se faz por meio de deposies hidrulicas. Esse tipode soluo associa-se aos processos de transporte, separao e deposio de slidos juntamente

com a presena de gua e/ou outros fluidos inseridos na fase de beneficiamento. Os aterros

hidrulicos consistem de obras geotcnicas em que a composio da mistura e o mtodo de

lanamento afetam diretamente os parmetros fsicos relacionados a esta estrutura. Sendo assim,

faz-se necessrio um estudo minucioso quanto ao comportamento apresentado por tais aterros,

em virtude de se poder projet-los de forma adequada e segura. A seguir, o Captulo 3 dar um

enfoque maior tcnica de disposio de rejeitos por meio de deposies hidrulicas.

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CAPTULO 3____________________

BARRAGENS DE REJEITOS

3.1. INTRODUO

A disposio dos rejeitos de minerao tem se tornado um grande problema ambiental das

atividades de minerao em funo da explorao crescente de jazidas com baixos teores, tendo

como conseqncia o aumento do volume de rejeitos gerados e a exigncia de reas maiores para

sua deposio. Convm ressaltar, que fora o impacto visual na paisagem, com a destinao dosresduos gerados pela minerao, o principal efeito ecolgico normalmente a poluio da gua,

considerando o despejo na gua, de metais pesados dos slidos, os reagentes utilizados no

processo de beneficiamento, compostos de enxofre etc. Alm disso, o risco de ruptura das

estruturas que acomodam estes resduos tem sido uma outra preocupao por parte da sociedade e

dos rgos ambientais por acarretarem destruio de cursos de gua e vegetao natural,

prejuzos econmicos e perda de vidas humanas.

Os mtodos de disposio de rejeitos foram desenvolvidos a partir de entraves ambientais e

mudanas nas prticas da minerao. Na fase inicial da extrao mineral, alguns mtodos de

descarte de rejeitos incluam a descarga direta nos rios e crregos e cursos de gua ou despejo

aleatrio de material de dimetros maiores diretamente na superfcie. Entretanto, devido aos

danos e riscos ambientais causados por estes mtodos outras tcnicas de deposio foram

desenvolvidas.

GARGA & TRONCOSO (1990) consideram que com o aumento do controle ambiental e a

presso da opinio publica, torna-se necessrio elaborao de um projeto de disposio de

rejeito designado no apenas para o estgio de operao da mina, mas tambm para o seu

abandono. Assim, um sistema de disposio de rejeitos deve satisfazer aos requisitos de

segurana, controle de contaminao, capacidade de armazenamento e economia. E como tal,

deve estar fundamentada em critrios de projeto estabelecidos em funo do tipo de rejeito, dos

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contaminantes naturais, da disposio de materiais de construo e das interferncias no meio

ambiente (CHAMMAS, 1989).

A elaborao de projetos, a operao e a manuteno das barragens de rejeitos existentes tm

possibilitado o desenvolvimento e o aprimoramento de solues para a disposio dos resduos

minerais. Ressalta-se que economicamente vantajoso situar o armazenamento do rejeito perto

da mina, entretanto, esta imposio fica limitada seleo de locais nas proximidades. A rea

subjacente barragem deve ter resistncia estrutural e suportar o seu peso prprio

Nos sistemas de disposio de rejeitos por meio de barragens, existem poucas alternativas deconstruo quando comparadas com as barragens tradicionais de acumulao de gua, devido

principalmente viabilidade tcnico-econmica das operaes existentes no setor mineral.

Durante o processo de beneficiamento de minrios, os rejeitos so produzidos na forma de polpa,

cujo meio de transporte mais vivel e econmico por via hidrulica. Assim, o mtodo de aterro

hidrulico naturalmente atrativo e vantajoso para construir estruturas de reteno de rejeitos.

Neste sentido, considerando a aplicabilidade da tcnica de aterro hidrulico tem-se aumentado o

volume de pesquisas no sentido de aumentar a viabilidade e confiana na utilizao deste sistema

de disposio de rejeitos (ESPSITO, 2000; LOPES, 2000 & RIBEIRO, 2000).

Problemas associados eroso de barragens de rejeitos devido s aes do vento e chuva podem

afetar a estabilidade global da estrutura e, conseqentemente, produzir problemas ambientais.

Contudo, muitos mtodos so usados no intuito de combater esse fenmeno, como a plantao de

vegetao nas proximidades das barragens. Sendo assim, muitas barragens de rejeitos esto sendo

projetadas permitindo integraes visuais com o meio ambiente. Um exemplo tpico dessa

situao so os fechamentos propostos por Flambeau, norte de Wisconsin, EUA, onde o talude dabarragem possui 18 m de altura e 24 m de largura na base, tendo sido projetado para minimizar os

efeitos visuais e da poluio. A Figura 3.1 exemplifica esta situao, ilustrando a presena de

vegetao como forma de combater a eroso, devido s aes do vento, e minimizar o impacto

visual ocasionado pela disposio dos resduos minerais.

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1 - 3 m

5 m

Argila

Argila

Rocha com piritaRocha sem pirita

18 m

24 m

Dreno

Agua

Silte - Argila

Vegetao

Figura 3.1 - Barragem de rejeito no norte de Wisconsin, EUA. (modificado - VICK, 1983)

Outra maneira de tratar os rejeitos de minerao fazendo o uso positivo deles, como, por

exemplo, realizar o reprocessamento do material, a fim de recuperar uma parte economicamente

de interesse, ou ento, us-los como um produto til em sua prpria estrutura, por exemplo, o uso

das partculas grossas como lastro de estradas de ferro e agregado. prtica comum nas minassubterrneas, em que o mtodo de funcionamento requer o enchimento de reas a cu aberto,

apreender no subsolo a frao mais grossa dos resduos resultantes da minerao. Este mtodo foi

usado desde o comeo do sculo XVII, em minas de ouro na frica do Sul.

3.2. ATERROS HIDRULICOS

Os aterros hidrulicos se caracterizam como obras de terra, onde, no processo de construo o

material transportado e distribudo por via mida. Um dos primeiros pases a adotar este

mtodo construtivo, utilizando a tcnica de dragagem, foi Holanda, por volta do sculo XVII.

Segundo RIBEIRO (2000), outros pases fizeram uso dessa tcnica, no Egito em 1856 foi

realizada a construo do canal de Suez e no Canad foi tambm utilizada a tcnica de dragagem

para remoo de cerca de 120 milhes de m3 do solo de cobertura da mina de ferro Step Rock

entre 1955 e 1960. Um outro dado histrico a ser mencionado, foi construo de mais de cem

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estruturas relacionadas a projetos hidroeltricos na antiga Unio Sovitica, entre os anos de 1947

e 1973.

Os aterros hidrulicos foram considerados por muito tempo como uma tcnica bastante aplicada

pelos americanos, cujo incio de aplicao reporta-se ao perodo de explorao do ouro na

Califrnia (HSU, 1988). O uso dessa tecnologia permitiu a escavao e o transporte, utilizando a

gua, de areias a pedregulhos, de uma forma mais econmica, quando comparada a outras

tecnologias existentes. Baseado nessas informaes, at o ano de 1930 essa tcnica foi adotada

como soluo padro para a construo de grandes aterros. Como exemplo, pode-se destacar as

barragens construdas na Amrica do Norte com cerca de 80 m de altura e envolvendo cerca de200 milhes de m3. Entretanto, a qualidade tcnica destas estruturas era limitada e a tecnologia

empregada baseava-se nas experincias e dificuldades encontradas em situaes anteriores e/ou

alguns conceitos propostos por SCHUYLER (1906). Com o reconhecimento da Mecnica dos

Solos como cincia, em 1925, a tcnica dos aterros hidrulicos ganhou nos conceitos

relacionados a este segmento e passou-se a ter um controle mais seguro sobre essas obras de

terra.

No incio do sculo XX, a tcnica de aterros hidrulicos foi utilizada na construo de algumas

barragens no Brasil. Algumas dessas barragens encontram-se em operao at os dos dias de

hoje. Fundamentada, principalmente, nos modelos americanos, a experincia brasileira envolveu

a construo de cerca de dezesseis barragens por meio da tcnica dos aterros hidrulicos, entre os

anos de 1906 e 1945. Ressalta-se que essas barragens foram construdas com um baixo controle

geotcnico e que os materiais utilizados na sua formao foram provenientes de jazidas

localizadas nas proximidades da obra. Neste contexto, investigaes geotcnicas posteriores

foram realizadas e vrios destes aterros foram reforados nestes ltimos anos, principalmenteGuarapiranga e Rio Grande (MORETTI & CRUZ, 1996). A Tabela 3.1 apresenta um resumo das

principais barragens brasileiras construdas pela tcnica do aterro hidrulico, destacando-se pela

importncia e tamanho as barragens de Rio Grande e Guarapiranga.

O mtodo de lanamento, caracterstica fundamental dos aterros hidrulicos, representou uma

dificuldade na execuo das barragens brasileiras tanto na fase de construo quanto na

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estabilidade global da estrutura definitiva. Nesse contexto, a falta de controle no lanamento do

material foi a principal causa de restries impostas ao mtodo dos aterros hidrulicos. Alm

disso, s rupturas ocasionadas em algumas obras do mundo, contriburam para que a prtica dessa

metodologia fosse abandonada na construo de barragens para fins hidroeltricos.

Tabela 3.1 - Aterros hidrulicos no Brasil construdos pela Light e Power Co.

(modificado - RIBEIRO, 2000)

Inclinao do Talude N Nome

Altura

Mx. (m)

Comp. da

Crista (m)

Volume

(m3)

Rip-Rap

(m3)

Largura da

Crista (m) Montante Jusante

1 Rio Grande 30 1380 2500000 126500 10 1:5 1:2

2 Summit Control 22 250 213000 17000 2 1:4 1:1,75

3 Pequeno 13 160 105500 6400 13 1:2,5 1:2,5

4 Crrego Preto 7 470 116500 2500 8 1:3,5 1:3,5

5 Marcolino 19 400 403000 12300 10 1:3,5 1:2,5

6 Passareuva 10 470 391000 10200 10 1:3,5 1:2,5

7 Cubato de Cima 12 300 200000 5000 10 1:3,5 1:2,5

8 Cascata 25 90 47700 1700 6 - 10 1:1,5-3,5 1:1,5-3

9 Cascata (Dique) 18 70 19300 1300 8 1:1,5-3 1:1,5-3

10 Dique n. 1 3 220 10500 - 10 1:3 1:211 Dique n. 2 5 400 41000 - 10 1:3,5 1:2

12 Dique n. 3 4 180 14500 - 10 1:3 1:2

13 Rio Pequeno 14 700 214200 - 17 1:2,25 1:2,25

14 Guarapiranga 14 1640 490000 19200 5 - 15 1:3 1:2

15 Cacaria n. 1 23 73 84000 - 10 1:3,34 1:2,25

16 Cacaria n. 2 23 124 171000 - 10 1:3,34 1:2,25

A tcnica de aterro hidrulico, apesar de ser vista com grandes restries perante alguns

estudiosos, ainda tem sido muito utilizada, principalmente na construo de barragens de rejeitos,

diques de conteno, recuperao de reas submersas e ilhas superficiais. Baseados nesse

contexto, muitos trabalhos tm sido realizados no intuito de melhorar a qualidade dos projetos

e/ou mtodos construtivos que estejam associados a essa tcnica de construo.

Numa viso mais ampla, objetivando melhorar a qualidade da disposio de rejeitos de

minerao, por meio da tcnica de aterros hidrulicos, seria importante a criao de outros

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procedimentos de controle, baseado, principalmente, em um monitoramento geotcnico ao longo

do perodo de execuo de uma determinada obra. De acordo com ESPSITO (2000), tais

procedimentos estariam condicionados avaliao das caractersticas do material empregado e ao

acompanhamento da obra, fazendo-se o monitoramento atravs de instrumentao ou ensaios de

avaliao das densidades no campo.

3.3. CONCEPES FSICAS NOS ATERROS HIDRULICOS

As anlises dos materiais depositados sob a forma de aterros hidrulicos revelam que a lama ao

ser descartada, faz com que as partculas mais grossas e/ou mais pesadas tendam a se depositar

formando as conhecidas praias de rejeitos. Por outro lado, a parcela representada pelas partculas

finas tende a se concentrar na parte final do depsito, formando na maioria das vezes as lagoas de

decantao.

importante ressaltar, que mesmo tendo conhecimento sobre este mecanismo fsico do processo

de deposio hidrulica, as variaes nos parmetros de descarga podem gerar diversas

alteraes, de modo que as experincias e/ou os conceitos tericos tornam-se insuficientes para

avaliar o que realmente ocorre no processo de formao destes depsitos.

As diversidades na composio mineralgica do material, oscilaes nas concentraes geradas

no processo de beneficiamento, mudanas bruscas na vazo de descarga do rejeito e outros

efeitos associados ao processo de lanamento, podem modificar de forma significativa as

propriedades fsicas e mecnicas dos aterros hidrulicos. Sendo assim, alteraes geradas no

processo de formao destes aterros podem gerar mudanas significativas no que diz respeito

estabilidade dos mesmos, haja vista uma srie de variaes nas caractersticas dedeformabilidade, resistncia e permeabilidade.

Considerando as dificuldades na previso do comportamento destas estruturas tem se mostrado

eficaz a utilizao de combinaes de conceitos das mais diversas cincias, associadas

mecnica dos solos, transporte de sedimentos, mecnica dos fluidos e hidrulica, dentre outros

aspectos fsicos. Alm disso, tem-se demonstrado a aplicabilidade de estudos envolvendo ensaios

de laboratrio que busquem uma representatividade da situao de campo no sentido de obter

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parmetros que possam ser utilizados na fase de projeto e garantir a qualidade e segurana da

estrutura a ser executada.

3.4. PARMETROS DOS ATERROS HIDRALICOS

Como forma de avaliar de uma maneira mais segura a qualidade dos aterros hidrulicos aplicado

a barragens de rejeitos, faz-se necessrio ressaltar alguns parmetros relevantes ao processo de

deposio hidrulica, no sentido de indicar as variaes que ocorrem ao longo da praia de

deposio em funo do regime de fluxo. Com base nesse contexto, so detalhados alguns dos

parmetros associados aos aterros hidrulicos, como: segregao granulomtrica, densidade egeometria.

3.4.1. Segregao Granulomtrica

A segregao uma caracterstica importante nos aterros hidrulicos e refere-se tendncia da

frao slida, ou parte dela escoar e/ou sedimentar. Aps o lanamento ocorre uma seleo de

gros, em funo do tamanho, da forma e da densidade das partculas. Assim, o fluxo de lama

provoca a seleo de partculas que so depositadas em diferentes locais ao longo da trajetria dofluxo, gerando uma variabilidade estrutural de forma a alterar, significativamente, as

caractersticas de resistncia, deformabilidade e permeabilidade (RIBEIRO, 2000). Sendo assim,

o conhecimento da segregao do material fundamental para avaliar o comportamento do

rejeito lanado, em termos de estabilidade na barragem.

Segundo MORETTI & CRUZ (1996) a segregao granulomtrica funo do processo utilizado

na execuo de aterros hidrulicos, pois o rejeito ao escoar ao longo da praia de deposio, perdevelocidade e conseqentemente sua capacidade de arraste vai se limitando a partculas cada vez

menores. Neste contexto, uma grande variabilidade granulomtrica pode ser gerada em funo

das caractersticas do processo de deposio e do prprio rejeito gerando depsitos com

diferentes propriedades geotcnicas associadas principalmente s diferenas no valor da

densidade e da granulometria das partculas.

Alm da segregao natural, ao longo da formao da praia, pode ocorrer tambm um processo

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de segregao nas tubulaes de descarga, provocadas pelas diferenas existentes no valor da

densidade das partculas que compe o rejeito. Logo, pode ocorrer descargas momentneas de

fraes muito grossas ou muito finas durante a deposio, alterando o processo de segregao na

praia devido a mudanas no prprio rejeito, na concentrao e na vazo. Com isto, podem ser

encontradas regies prximas ao ponto de lanamento contendo material fino e outras mais

distantes contendo material mais grosseiro, ou mesmo bandas de material mais fino devido s

mudanas na posio dos canhes (RIBEIRO, 2000).

3.4.2. Densidade

Um dos parmetros mais relevantes a ser analisado nos projetos de aterros hidrulicos a

densidade do depsito formado. Obter uma densidade elevada significa promover melhores

condies de estabilidade tanto sob condies estticas, quanto dinmicas. Estruturas fofas e

saturadas so susceptveis aos processos de liquefao. Logo, os parmetros estabelecidos pela

densidade constituem elementos fundamentais para estudar o comportamento dos aterros

hidrulicos.

A densidade uma medida indireta da estrutura dos solos, e conseqentemente dos seus parmetros geotcnicos, sendo importante ter uma metodologia adequada para projetar estes

aterros de modo a maximizar o valor da densidade. Em estruturas de disposio de rejeitos, tais

como barragens em aterro hidrulico e depsitos de material dragado, uma densidade elevada do

material depositado representa um benefcio adicional no aumento da sua vida til.

No caso dos aterros compactados, quando ocorre o aumento na energia de compactao e o teor

de umidade se aproxima da condio tima, a densidade aumenta de valor. Sendo assim, essesparmetros podem ser obtidos em laboratrio por meio do ensaio de compactao e, com isso,

pode-se prever antecipadamente a especificao tcnica do mtodo construtivo a ser adotado de

forma segura.

Na prtica, este fato no se reproduz necessariamente nos projetos de aterros hidrulicos devido

forma com que o material do aterro se comporta ao longo do processo de deposio, ou seja, o

mesmo varia bastante ao longo da sua etapa de construo. Por outro lado, o solo constituinte da

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formao do aterro tambm apresenta variaes estruturais, devido s diferentes velocidades de

fluxo, nas fases de lanamento e deposio. Todas essas caractersticas so de difceis

reprodues em laboratrios convencionais de geotecnia. Sendo assim, para que se tenha um

maior entendimento destes mecanismos, tem-se adotado simulaes de deposies hidrulicas em

laboratrios procurando reproduzir o mecanismo de deposio que ocorre no campo.

3.4.3. Geometria

A geometria de um aterro hidrulico est relacionada ao arranjo fsico do aterro formado aps o

trmino da deposio. A frao slida durante o processo de deposio, aps o descarte da lama,

forma as conhecidas praias de aterros hidrulicos. As propriedades da praia, incluindo a

geometria, so funes das caractersticas do material depositado e do mtodo de descarga. Sendo

assim, o arranjo fsico observado na formao das praias de aterros hidrulicos alterado em

funo dessas variveis e do processo de segregao durante a deposio do material.

De uma forma geral, a geometria tpica de uma praia de aterro hidrulico definida por um perfil

cncavo, onde ocorre uma inclinao mais acentuada prximo ao ponto de descarga do material e

medida que se aproxima do final da praia, tem-se uma inclinao mais suavizada. A Figura 3.2ilustra a geometria tpica de uma praia de aterro hidrulico.

Figura 3.2 - Geometria tpica de uma praia de aterro hidrulico. (modificado - RIBEIRO, 2000)

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A obteno da inclinao mdia da praia a ser formada constitui elemento essencial para a

realizao dos projetos de aterros hidrulicos. A inclinao mdia do talude permite a

determinao do comprimento total da praia e, com isso, tem-se uma avaliao geral do tamanho

e da rea necessria para disposio da lagoa de decantao. Para as empresas de minerao que

utilizam as barragens de rejeitos, segundo a tcnica de aterros hidrulicos, como forma de dispor

os resduos provenientes do seu beneficiamento, a inclinao mdia permite a visualizao da

rea a ser ocupada pelo aterro, de modo que se pode evitar problemas quanto aos aspectos

relacionados a intervenes nos acessos s frentes de lavras e ao espao destinado usina de

beneficiamento. Por outro lado, a geometria auxilia na determinao do volume de rejeitos a ser

estocado, de forma a ter o perodo de vida til da barragem e a capacidade de armazenamentoprojetada.

3.5. FORMAO DAS BARRAGENS DE REJEITO POR MEIO DA TCNICA DE

ATERRO HIDRULICO

Na formao das barragens de rejeito por meio de aterros hidrulicos, o material lanado

hidraulicamente e o transporte feito por meio de tubulaes, seja por bombeamento ou

gravidade, sendo o ltimo mais atrativo devido ao seu baixo custo. De uma maneira geral, o

lanamento realizado com a utilizao de hidrociclones ou canhes. Os hidrociclones

promovem a classificao granulomtrica, podendo ocorrer tanto na pl