ELEMENTOS BÁSICOS DE UM PROJETO DE MINERAÇÃO (Módulo 8 do Curso Projetos de Mineração, IBRAM – Instituto Brasileiro de Mineração)
Engenheiro ANTÔNIO CARLOS GIRODO (1) e Engenheiro JOSÉ LUIZ BERALDO (2) Paulo Abib Engenharia S.A.. Engenheiro de Minas, formado pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo - EPUSP, em 1966; Pósgraduado em Metalurgia Extrativa, pela Colorado School of Mines – EUA, em 1971; Docente da Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais, sendo responsável pela disciplina Geoestatística. Engenheiro Sênior da Divisão de Lavra da Paulo Abib Engenharia S. A. Engenheiro de Minas, formado pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo - EPUSP, em 1960; Pósgraduado em Tecnologia Mineral pela p ela Escola Politécnica da USP; Docente da Escola Politécnica da USP, sendo responsável pelos cursos “Manuseio de Minérios” e “Concentração por Flutuação”; Diretor de Processos Minerais da Paulo Abib Engenharia.
Belo Horizonte, Novembro de 1981
“PROJETOS DE MINERAÇÃO” ÍNDICE 1. 2. 3.
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Introdução Metodologia para o Desenvolvimento de Projetos de Mineração Pesquisa a Jazida 3.1. Elaboração do Plano de Pesquisa 3.2. Trabalhos de Pesquisa 3.3. Cálculo de Reservas Caracterização Tecnológica do Minério 4.1. Programa para a Caracterização da Jazida 4.2. Trabalhos de Caracterização 4.3. Caracterização dos Produtos dos Processos de Concentração 4.4. Definição Final da Tipologia do Minério Desenvolvimento de Processo 5.1. Programa de Desenvolvimento de Processo 5.2. Ensaios de Britagem 5.3. Ensaios de Peneiramento 5.4. Ensaios de Moagem 5.5. Ensaios de Classificação e Ciclonagem 5.6. Ensaios de Separação Gravimétrica 5.7. Ensaios de Separação Magnética e Eletrostática 5.8. Ensaios de Espessamento e Filtragem 5.9. Ensaios de Flotação 5.10. Usina Semi-Industrial Anteprojeto de Lavra 6.1. Lavra a Céu Aberto 6.2. Lavra Subterrânea Projetos de Processamento 7.1. Dados Básicos 7.2. Fluxograma de Processo 7.3. Dimensionamento de Equipamentos 7.4. Outros Elementos do Projeto Levantamento de Dados Econômicos Preliminares 8.1. Caracterização de Dados Econômicos Preliminares 8.2. Estimativa de Investimento 8.3. Custos de Produção 8.4. Estudo de Mercado 8.5. Estudo de Rentabilidade Plano de Bom Aproveitamento
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03 03 05 05 05 08 08 09 09 10 10 11 11 11 12 12 12 13 13 13 13 15 15 16 16 17 17 17 18 19 19 19 20 23
Tabela nº 1 – Equipes Participantes Quadro nº 1 – Implantação de um Empreendimento de Mineração Anexo nº 1 – Projeto Básico de Lavra a Céu Aberto Bibliografia
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INTRODUÇÃO
Serão discutidos os métodos de levantamento e/ou adoção de dados necessários á elaboração de anteprojetos de diversos graus de detalhe. Será indicada uma metodologia para o desenvolvimento dos projetos de empreendimentos mineiros, de forma a minimizar os riscos do investidor e destinado a reduzir os prazos de implantação do projeto. Nessa metodologia, será realçada a necessidade de que os trabalhos de pesquisa e de elaboração de estudos econômicos envolvam, desde o início, a participação de uma equipe composta por elementos das diversas especialidades que estarão envolvidos até o desenvolvimento do projeto básico, como: geologia, engenharia de mina, tratamento de minérios, engenharia de projetos e engenharia econômica. Serão, a seguir, descritos de forma sumária os trabalhos de pesquisa de jazida, de caracterização mineralógica, de beneficiamento do minério e de levantamento das condições econômicas, de forma a serem obtidos os dados necessários à elaboração dos anteprojetos nos diversos graus de detalhamento. Finalmente, serão descritas algumas considerações importantes sobre a elaboração dos anteprojetos de lavra, de tratamento e das unidades de infra-estrutura, assim como sobre a metodologia para a avaliação de dados econômicos sobre custos de investimento e de produção, assim como sobre a avaliação dos índices de rentabilidade do projeto. 2
METODOLOGIA PARA O DESENVOLVIMENTO DE PROJETOS DE MINERAÇÃO
Como o empreendimento mineiro compreende grande volume de capital e alta taxa de risco por repousar em uma entidade (jazida), cujo conhecimento nunca é completo, e como são consideráveis os custos dos trabalhos de pesquisa, é aconselhável que a evolução de um projeto mineiro se faça norteada por uma série de decisões baseadas em um conjunto de dados levantados ou assumidos durante as diversas etapas de desenvolvimento dos trabalhos de pesquisa. Como uma evolução teoricamente correta do projeto, podemos dividi-lo em uma série de etapas, cada qual iniciada por uma decisão baseada na anterior. Essas etapas seriam: - Avaliação preliminar: Conhecida a ocorrência, são feitos alguns trabalhos de levantamento geológico e alguns trabalhos superficiais com algumas sondagens esporádicas. A qualidade do minério é avaliada através de algumas análises químicas, alguns estudos mineralógicos e, eventualmente, de alguns ensaios de concentração de bancadas. Com base nesses dados e considerando-se informações bibliográficas sobre mineração, beneficiamento e mercado de jazidas semelhantes, faz-se uma Avaliação Preliminar do depósito. Devido ao pequeno número de dados disponíveis e recomendáveis, nessa fase, um procedimento otimista e só descartar-se a conveniência de estudos posteriores, caso haja evidências claras da total impossibilidade do aproveitamento econômico da jazida. Após uma avaliação preliminar é tomada a decisão de investir-se na pesquisa da jazida, constituindo-se essa decisão no marco zero do desenvolvimento do projeto. - Pesquisa da jazida: Essa etapa já deve se desenvolver dentro de um planejamento cuidadoso dos trabalhos, da qual deverão participar os técnicos das diversas especialidades envolvidas no projeto, de forma a poder aproveitar-se os trabalhos de pesquisa para o levantamento do máximo número possível de informações. Durante a execução dos trabalhos das diversas especialidades devem ser trocadas constantemente informações que poderão vir, eventualmente, aconselhar algumas modificações ou adaptações dos trabalhos iniciais de pesquisa. Nessa fase, devem ser realizados trabalhos de pesquisa geológica, de caracterização do minério, 3
de estudos de concentração (principalmente trabalhos de bancada) e devem ser levantados alguns dados sobre infra-estrutura local e condições de mercado. Os trabalhos realizados devem permitir elaborar um Estudo Preliminar de Viabilidade cujo nível de precisão do orçamento de investimentos é da ordem de 40 %. Após a conclusão desse estudo é tomada a decisão sobre a continuação do detalhamento das pesquisas. - Pesquisa Detalhada da Jazida: Passa-se a redução da malha de sondagem, à execução de galerias e ao detalhamento das informações de caráter geotécnico. Paralelamente, devem ser detalhados os estudos de caracterização do minério com a definição dos eventuais tipos de minério ocorrentes na jazida. São executados estudos de concentração, tanto em bancadas quanto em planta contínua, de forma a definirem-se os balanços metalúrgicos e o fluxograma indicado à concentração do minério, assim como para determinarem-se parâmetros para prédimensionar os equipamentos de processo. Os trabalhos de pesquisa da jazida devem ser suficientes para uma primeira definição do método de lavra a ser empregado, assim como para permitir um prédimensionamento dos equipamentos de lavra. Devem ser detalhados os estudos de localização das instalações e obtidas informações detalhadas sobre infra-estrutura local e dados de mercado. Esse conjunto de informações já permite a elaboração de um anteprojeto que possibilite a elaboração de um estudo de Viabilidade Econômica, que servirá para a decisão sobre a continuação do projeto com início da elaboração do Projeto Básico. Esse Estudo de viabilidade econômica deve servir de suporte ao Plano de Aproveitamento Econômico da Jazida. - Projeto Básico: Nessa etapa, os trabalhos se concentram na elaboração de serviços de engenharia. Após a execução desse projeto faz-se uma revisão dos estudos econômicos, agora com um grau de decisão muito maior. Com os dados econômicos sobre investimentos, sobre custos de produção e sobre a economicidade do projeto, o empresário chega ao último nó de decisão, sobre a execução ou não do projeto. O nível de erro na estimativa do orçamento dos investimentos é de 15% (quinze por cento). - Fase de Implantação: Inicia-se com as compras de equipamentos e detalhamento do projeto; após a complementação do detalhamento da engenharia é feita uma revisão do orçamento, a qual deverá ter um erro de previsão menor do que 10% (dez por cento). Deve-se observar que os fatores considerados em todas as avaliações econômicas são os mesmos; o que difere é o grau de detalhe das informações disponíveis. É de todo aconselhável que a equipe envolvida no desenvolvimento do projeto seja bastante experiente, visto ter que suprir com a experiência própria a falta de informações. A tabela I mostra a relação das equipes envolvidas nos trabalhos e sua participação nos mesmos. O quadro n 1 mostra um exemplo de desenvolvimento da implantação de um empreendimento mineiro. 3
PESQUISA DA JAZIDA
Para a elaboração de um projeto é essencial a execução de um plano de pesquisa que deve fornecer as seguintes informações: avaliação das reservas de minério parametrizadas segundo tipologia e teor; estrutura geológica da jazida com a definição da posição e dos limites do corpo mineralizado características do minério quanto à concentração; características geotécnicas do minério e da encaixante. Nível do lençol freático; etc. 3.1 ELABORAÇÃO DO PLANO DE PESQUISA
O Plano de Pesquisa deve ser desenvolvido de acordo com o nível de detalhe desejado nas informações; entretanto, já o planejamento inicial deve ser executado de forma que, na elaboração do plano dos trabalhos para uma certa etapa do projeto, possam ser integralmente aproveitadas as informações levantadas nas etapas anteriores. 4
Na elaboração do plano de pesquisa devem ser consideradas: as informações sobre a geologia do depósito; informações sobre métodos de lavra possíveis de serem aplicados; informações sobre processo de beneficiamento; quaisquer outras informações sobre fatores que possam vir a afetar a economicidade do projeto. Assim, na elaboração do plano de pesquisa a Equipe de Geologia deve contar com o assessoramento das demais equipes envolvidas no projeto, para que os trabalhos de pesquisa forneçam o máximo possível de informações. 3.2 TRABALHOS DE PESQUISA
A definição das características da jazida é feita com o apoio de diversos trabalhos de pesquisa, como: 3.2.1 Levantamento Geológico Detalhado São, geralmente, os trabalhos iniciais que podem compreender: levantamento topográfico; mapeamento geológico de detalhe; alguns trabalhos de superfície. Constituem-se nos trabalhos de mais baixo custo, porém, se executados por profissionais competentes, podem produzir considerável nível de informações sobre a jazida. O trabalho de levantamento geológico pode ser complementado, dependendo do tipo de jazida, por trabalhos de levantamento geofísico. Esses trabalhos servem de base para a elaboração dos planejamentos dos demais trabalhos de pesquisa. 3.2.2 Trabalhos de Superfície Constituem-se por poços de pequena profundidade, trincheiras, furos de trado, etc. destinam-se a um reconhecimento da zona de afloramento e fornecem as primeiras amostras destinadas a estudos de beneficiamento. Deve ser levada em conta a possibilidade de essas amostras poderem não representar o minério da jazida, em face dos processos de concentração. Para alguns tipos de jazida apenas esses trabalhos já bastam para o detalhamento da pesquisa. 3.2.3 Sondagem Rotativa É o método mais usado para pesquisa de jazidas profundas. É de grande importância para obter na sondagem um alto grau de recuperação, tendo em vista que as perdas de testemunho podem levar a uma amostragem distorcida, uma vez que essas perdas, em geral, são diferenciais em relação a certos minerais. Além de servirem para a determinação de teores e características mineralógicas, os testemunhos devem ser usados para uma avaliação das características mecânicas e geotécnicas do minério e da encaixante, para o que deve ser executado um trabalho de descrição dos testemunhos bastante detalhado e criterioso. Nos furos de sonda deve ser medido o nível do lençol freático. É muito importante, para qualquer trabalho futuro, um arquivamento cuidadoso desses testemunhos. Os testemunhos de sondagem são usados para a caracterização tecnológica e para a execução de ensaios de bancada de beneficiamento do minério. 3.2.4 Abertura de Galerias e Poços Profundos Devem ser executados em uma fase adiantada do detalhamento das pesquisas, por necessitarem de muitas informações para poder ter uma localização convenientemente escolhida. As galerias devem ser cuidadosamente mapeadas para fornecimento de informações sobre a mineralização e sobre as características geotécnicas do minério e da encaixante. As amostras retiradas da galeria tem seu beneficiamento estudado até a nível de planta piloto; elas devem ser bem caracterizadas para verificação de sua representatividade em relação ao minério da jazida. As condições de suporte das rochas, as produções das perfuratrizes e o desgaste do ferramental, o consumo de explosivos e as características de fragmentação das rochas são observações de grande importância na avaliação de parâmetros, para elaboração do projeto de lavra.
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3.2.5 Análises Químicas e Mineralógicas Consideradas as características da jazida e os métodos de lavra e de beneficiamento são definidos os intervalos de amostragem e a relação de elementos a serem analisados, assim como um programa de amostragem para estudos de mineralogia e caracterização tecnológica, para os diversos trabalhos de pesquisa. 3.2.6 Levantamento de Dados Geotécnicos É necessário o levantamento de diversos parâmetros geotécnicos importantes que devem ser investigados para suportar um projeto de lavra, tais como: feições geológicas (petrografia, foliação, xistosidade, falhas, fraturamento, forma do corpo, intemperismo, diques etc.); propriedades físicas (densidade, po rosidade, permeabilidade); propriedades mecânicas (resistências à compressão simples e triaxial, módulo de elasticidade, módulo de Poisson, resistência à tração, estado de tensão a que está submetida a rocha, etc.). Uma grande soma de informações de mecânica de rocha pode ser conseguida da análise de testemunhos de sondagem com a observação da densidade das características do fraturamento e a determinação do RQD (“Rock Quality Designation”) da rocha. RQD é a soma dos comprimentos dos pedaços maiores do que 10 cm por metro de testemunho, expresso em porcentagem, em furos NX executados em operação suave e sistematizada. A qualidade da rocha em função do RQD é definida como segue: RQD, %
QUALIDADE
0-25 25-50 50-75 75-90 90-100
Muito Ruim Ruim Razoável Boa Excelente
Outro parâmetro que deve ser determinado para a lavra a céu aberto é a possibilidade de desmonte com escarificador, o qual pode ser definido através de lavra experimental ou, eventualmente, avaliado através de ensaios sísmicos. A velocidade de furação das perfuratrizes pode ser avaliada através de operações experimentais, ou através da observação da velocidade de perfuração dos marteletes nas galerias. Segundo alguns autores, essa velocidade pode ser avaliada em função dos parâmetros de resistência mecânica. O Índice de cavabilidade (cavability index) indica a possibilidade de desmonte de um maciço por “blockcaving”, segundo vários autores ele pode ser avaliado através do RQD. Para a elaboração do projeto de lavra é necessária a avaliação do fator de empolamento. 3.2.7 Densidade “in Situ” É de suma importância a determinação precisa da densidade “in situ” do minério para a elaboração do cálculo de reservas. A medição desse parâmetro pode ser feita por alguns métodos descritos na literatura e que são aplicáveis aos diversos tipos de minério. 3.2.8 Outros Parâmetros Alguns outros parâmetros que devem ser avaliados através de observações feitas nos trabalhos de pesquisa ou, eventualmente, através de ensaios específicos, são: parâmetros hidrológicos; condições geotermais; ângulo de repouso do material desmontado; fluência do material desmontado; granulometria e tamanho máximo dos blocos; abrasividade do material; etc. esses parâmetros são de suma importância na elaboração do projeto de lavra e da britagem e devem, portanto, ser avaliados por pessoal experiente. 6
3.2.9 Parâmetros de infra-estrutura Outros fatores que condicionam um projeto mineiro devem ser estudados durante a fase de pesquisa, tais como: clima (temperatura, regime de chuvas, direção preferencial dos ventos); localização e infra-estrutura local (distância dos mercados, proximidade e condições de núcleos urbanos mais próximos, vias de acesso); topografia e condições geotécnicas para instalações industriais: disponibilidade de áreas para deposição de rejeitos; disponibilidade e distância das fontes de suprimento de água e de energia; origens e custos de insumos industriais; disponibilidade local de mão de obra; etc. Para a determinação das características geotécnicas das áreas industriais e de construção de barragens deve ser executado um programa de trabalhos que podem compreender: levantamento topográfico, mapeamento geológico, estudos por métodos geofísicos, sondagens de percussão e rotativa, etc. Concomitantemente, deve-se proceder a um estudo de mercado, com: levantamento de especificações de produtos comerciais, da oferta e de demanda, assim como dos preços praticados. É importante, ainda, proceder-se a uma avaliação das tendências futuras desse mercado. 3.3 CÁLCULO DE RESERVAS
Com base nas informações relativas a teores, mineralogia e tipologia do minério, procede-se aos trabalhos de cálculo das reservas. Há diversos métodos aplicáveis a esse cálculo; modernamente, são os mais empregados os métodos geoestatísticos. Nesses métodos são definidas as leis de variação das características do minério dentro da jazida através da definição da função variograma. Uma prática comum na avaliação de reserva é através da definição de teores de blocos tecnológicos de dimensões convenientes, através do uso do variograma. Para cada bloco ter-se-á um teor definido; com isso, é possível definir para a jazida as funções: - - Reservas totais em função do teor de corte e - - Teor médio em função do teor de corte. No cálculo da reserva deve ser considerada a tipologia do minério. O teor de corte é definido como aquele para o qual, os custos globais de produção do concentrado igualam-se ao valor do mesmo. Para a definição desse teor são necessárias as avaliações dos custos industriais e dos gastos gerais, assim como do valor FOB do concentrado. Com a definição do teor de corte é determinada a reserva global e o teor médio do minério nessa reserva. Note-se que a avaliação de reservas através de blocos define perfeitamente, a forma geométrica do corpo mineralizado, o que é muito importante para o projeto de lavra. 4
CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DO MINÉRIO
As diferenças nas características de amostras de minério provindas de diversas partes da jazida podem ser grosseiras, sendo visível mesmo a não especialistas. Outras vezes, porém, essas diferenças são muito sutis (composição mineralógica, textura, liberação, condições superficiais, etc.) e podem levar a performances totalmente distintas, face aos processos de concentração. Por essa razão, é necessário que seja executado um programa bem planejado de caracterização tecnológica do minério a ser realizado por pessoal especializado, de alto nível e que domine as técnicas de petrografia e de mineralogia e disponha, ainda, de um razoável nível de conhecimento de geologia das características e limitações dos processos de beneficiamento. 7
4.1 PROGRAMA PARA A CARACTERIZAÇÃO DA JAZIDA
Esse programa é preparado através de informações sobre as características da jazida e da observação de amostras obtidas em trabalhos preliminares. De acordo com as informações sobre as características dos processos aplicáveis de beneficiamento e de informações sobre métodos de lavra aplicáveis, é preparado o programa dos trabalhos de caracterização, que deve compreender: definição dos m elementos a serem analisados; definição dos critérios para descrição dos testemunhos; definição da necessidade e da freqüência de determinações mineralógicas. As informações conseguidas através dos trabalhos de caracterização são transmitidas às equipes de geologia e de tratamento, e servirão para a reorientação dos planos de pesquisa da jazida e do beneficiamento. Por outro lado, a atualização das informações provindas das demais equipes servirá para eventuais alterações no plano de caracterização da jazida. Com a conclusão do plano de caracterização dever-se-á dispor das informações sobre tipos de minério existentes, com suas características principais e sua distribuição ao longo da jazida. 4.2 TRABALHOS DE CARACTERIZAÇÃO
De acordo com o conhecimento genético da jazida, as descrições dos testemunhos e a observação cuidadosa dos mesmos e os resultados das análises químicas e, tendo em consideração as características que devem ser estudadas face ao processo de concentração previsto é realizada uma amostragem inicial para proceder-se a uma Avaliação Mineralógica Quantitativa. Esses estudos, feitos em lupa e, eventualmente, com microscópio, são rápidos e de baixo custo e, se executados por pessoal experiente, são capazes de fornecer uma soma considerável de informações em relação às características do minério face ao processo de concentração. Apenas as informações fornecidas por esse estudo (mineralogia qualitativa, minerais úteis, relacionamento entre os minerais, granulometria dos minerais, estado da superfície) já é possível ao Técnico de Beneficiamento começar a formular um plano para desenvolvimento dos processos de beneficiamento e, eventualmente, já prever os resultados possíveis de serem atingidos. Com base nos resultados dos estudos da Avaliação Mineralógica Qualitativa, consideradas as informações adicionais sobre a jazida, obtidos com o prosseguimento dos trabalhos de pesquisa e, finalmente, levando se em conta a distribuição espacial das diversas amostras estudadas procura-se definir uma tipologia preliminar do minério na jazida, de acordo com suas possíveis respostas aos processos de concentração. De acordo com essa tipologia é programado um plano de caracterização detalhada do minério. Os trabalhos de caracterização detalhada devem ser executados com o minério moído na granulometria esperada de liberação ou do processo. É determinada a distribuição granulométrica do minério e as concentrações dos minerais de interesse nas diversas frações granulométricas do minério e as concentrações dos minerais de interesse nas diversas frações granulométricas. A separação granulométrica, geralmente, é feita em peneiras até 325 ou 400#; abaixo dessa malha o processo mais usual de separação é em Cyclosizer. A composição granulométrica é apresentada em tabelas ou na forma de gráficos; para a representação gráfica são usados papéis graduados em funções analíticas, que conduzem a um gráfico linear. As funções mais empregadas são: Equação Gates-Gaudin-Schumann, Função log Norma 1 e Função de Rosin-Rammler, sendo que cada qual se aplica melhor a certas classes de produtos. Cada fração granulométrica é submetida a separações minerais, através de diversos métodos; usualmente por separações em líquidos densos e por separações magnéticas (preferencialmente executadas em separador Franz) e , às vezes, por separações eletrostáticas ou por ensaios padronizados de flotação. Cada fração separada é cuidadosamente estudada em lupa e ao microscópio e analisada quimicamente. 8
Com essa caracterização pode-se pode se conseguir um conhecimento muito bom a respeito das características dos diversos minerais úteis e dos minerais de ganga, com o que se torna possível: visualizar processos de concentração para obtenção de concentrados dos minerais úteis; confirmar a malha de liberação pré definida; prever dificuldades na separação de minerais afins face a processo de concentração; prever as características do concentrado quanto a teor de metal útil e quanto ao nível de impurezas nocivas; detectar necessidade de remoagem ou de atricionamento; estimar a recuperação teoricamente possível do elemento útil; prever dificuldades de concentração do mineral (propriedades de superfície, características cristalográficas, etc.). Após a caracterização detalhada das amostras escolhidas é feita uma revisão da tipologia preliminar e é definida a tipologia final do minério e sua distribuição ao longo da jazida. Essa tipologia orientará os estudos de concentração, os quais deverão confirmá-la ou revisá-la. Técnicas matemáticas estatísticas, tais como análise grupal, contribuem para o melhor entendimento da tipologia facilitando a consecução dos objetivos visados. 4.3 CARACTERIZAÇÃO DOS PRODUTOS DOS PROCESSOS DE CONCENTRAÇÃO
Durante o desenvolvimento do processo de concentração deve haver um perfeito entrosamento da equipe de caracterização com a equipe de estudos de processos para auxílio nesse desenvolvimento, através do fornecimento de informações como, quais minerais de ganga estão impurificando o concentrado e quais as condições dos minerais úteis que estão ficando no rejeito. Com essas informações, é possível proceder-se a estudos de variações no processo para resolver os problemas que por ventura estejam ocorrendo. 4.4 DEFINIÇÃO DA TIPOLOGIA DO MINÉRIO
Após a execução dos trabalhos de caracterização e juntando-se as informações obtidas nos estudos de processo, dados adicionais resultantes da evolução da pesquisa da jazida e considerações sobre as características do método de lavra a ser empregado e, finalmente, definida a tipologia do minério na jazida e a distribuição de cada tipo é determinada. 5
DESENVOLVIMENTO DE PROCESSO
O estudo do processo de concentração deve se iniciar com as primeiras informações sobre as características do minério, através de um extenso levantamento bibliográfico sobre a concentração de minérios semelhante. Isso permitirá à equipe de processos dar apoio às equipes de Geologia e de caracterização. Tão logo estejam disponíveis amostras, devem ser iniciados trabalhos de laboratório para comprovação das informações bibliográficas. 5.1 PROGRAMAÇÃO DO DESENVOLVIMENTO DE PROCESSO
De posse dos dados sobre a tipologia do minério e supondo–se que ocorra mais do que um tipo de minério, o primeiro problema que surge é na escolha da amostra. Para tal escolha devem ser considerados os seguintes pontos: grau de diferenciação entre os tipos; abundância de cada tipo; e possibilidade e conveniência do tratamento de cada tipo em separado ou de misturas de tipos. Há duas estratégias mais utilizadas nesse caso: - Alternativa A O processo é desenvolvido para o tipo mais abundante; posteriormente, sua aplicação aos outros tipos é estudada; ou - Alternativa B – 9
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O processo é desenvolvido para uma mistura dos tipos e, posteriormente, sua aplicação estudada aos tipos mais abundantes.
Dadas as características do minério e com informações obtidas na literatura são verificadas todas as alternativas possíveis de processo; é, então, conduzido um estudo comparativo entre as diversas alternativas e são escolhidas para estudos as que se mostrarem mais viáveis. São, então, programados os ensaios para estudos desses processos que compreendem ensaios de bancada para algumas operações e ensaios de bancada e contínuos, para outras. Um processo de concentração é um conjunto de operações unitárias. Algumas dessas operações dispensam ensaios enquanto que outras exigem a execução desses ensaios. 5.2 ENSAIOS DE BRITAGEM
Em geral, as operações de britagem não são testadas em ensaios específicos; o dimensionamento de equipamentos e a previsão de produtos são feitos com base em informações contidas na literatura técnica. Apenas casos em que a operação seja crítica (produção de finos na Usina da Petrosix) os ensaios são justificados; nesse caso, o ensaio é feito em operações industriais. Outro caso que recomenda a execução de ensaios é a britagem de material de características peculiares (por exemplo, para testar a aplicação de britador cônico em material contendo uma certa fração argilosa). Outro caso que justifica a execução de ensaios é a britagem do minério de ferro para determinar a granulometria do produto, a qual vai definir o dimensionamento dos demais equipamentos à jusante e a proporção entre “natural pellet-ore”, “sinter-feed” e “pellet-feed”. 5.3 ENSAIOS DE PENEIRAMENTO
Somente são efetuados em condições muito especiais como, por exemplo, para estudar o comportamento de minério úmido em peneira de telas fina, para determinar umidade máxima tolerável e para otimizar condições de operação. De modo geral, o dimensionamento de peneiras é feito de acordo com fórmulas apresentadas em literatura técnica. 5.4 ENSAIOS DE MOAGEM
Para a moagem de carvão são executados ensaios de moagem no moinho Hardgrove, com os quais se obtém o Índice Hardgrove do carvão através do qual se determina a potência requerida, através de dados de fornecedores de equipamentos. Há sérios problemas no “scale-up” por esse método; ele funciona razoavelmente bem , desde que aplicado por pessoal experiente. Para a determinação da mobilidade do minério é usual a determinação do “Work Index” de Bond. A determinação desse índice pode ser feita em ensaio padronizado de laboratório (Moinho de Bond). O WI pode, também, ser calculado através de ensaios contínuos em plantas-piloto. O WI é a energia em KWH necessária para produzir uma tonelada curta de material de tamanho infinito a 80% passante em 100m. Esse índice é utilizado para dimensionamento de moinhos usando a fórmula de Bond. 1
W = 10WI
P
−
1
, em que
F
W = Energia necessária em kWh/t curta. WI = “Work Index” 10
P e F = Granulometria em m em que passam, respectivamente, 80% do produto da alimentação. Para o dimensionamento do moinho há diversas correções, que devem ser aplicadas à fórmula básica; é necessário que esse dimensionamento seja feito por pessoa experiente. Modernamente, estão sendo desenvolvidos novos processos para dimensionamento de moinhos baseados em teorias cinéticas do processo de moagem. Para aplicação desses métodos de dimensionamento são necessários ensaios para a determinação dos correspondentes parâmetros (velocidade de quebra, função de seleção, etc.). Esses métodos não têm, ainda, aplicação generalizada, porém a tendência é de se tornarem mais usados. Para o dimensionamento de moinhos autógenos é necessária a execução de ensaios em planta-piloto em moinho com diâmetro mínimo de 5pés, com o qual é feito o “scale-up”. 5.5 ENSAIOS DE CLASSIFICAÇÃO DE CICLONAGEM
Raramente são executados. O dimensionamento de equipamentos industriais e a previsão das características da curva de partição são feitos com base em dados de catálogo e através de simulações matemáticas, usando-se fórmulas contidas na literatura, para determinação da curva de partição. Quando a operação é crítica pode ser justificável a execução de ensaios que são feitos em equipamentos industriais. 5.6 ENSAIOS DE SEPARAÇÃO GRAVIMÉTRICA
Para o caso do carvão em que os líquidos densos são baratos, são realizados ensaios se separação em líquidos de várias densidades com o que é definida a curva de lavabilidade. Para o caso de mineiro, a curva de lavabilidade até densidade 3,2 pode ser feita em suspensão de FeSi em cone de separação. Tendo as curvas de lavabilidade a previsão da separação dos minerais, pode ser feita através de de simulação da partição usando-se fatores de imperfeição próprios dos equipamentos a serem utilizados; esses fatores de imperfeição são contidos na literatura técnica. São realizados, ainda, ensaios de jigagem e de mensagem em equipamentos de laboratório, sendo o ‘scale-up’ feito através de dados de fornecedores e constantes da literatura. Ensaios se separação em meio denso, em ciclone ou ‘Dyna whirlpool’ são feitos em equipamentos industriais, sendo o ‘scale-up’ feito de forma direta. Ensaios de concentração em espirais de Humphreys são realizados em equipamentos industriais, sendo o ‘scale-up’ feito de forma direta. 5.7 ENSAIOS DE SEPARAÇÃO MAGNÉTICA E ELETROSTÁTICA
Ensaios geralmente são feitos em equipamentos de laboratório. Os fatores para ‘scale-up’ para unidades industriais são obtidos dos fabricantes de equipamentos. 5.8 ENSAIOS DE ESPESSAMENTO E DE FILTRAGEM
São feitos ensaios de bancada com pequenas amostras através de procedimento e equipamentos padronizados descritos na literatura. Através desses ensaios pode-se dimensionar os equipamentos e prever-se sua performance; para tal é necessária grande experiência do engenheiro. 11
5.9 ENSAIOS DE FLOTAÇÃO
Os ensaios de flotação, devido ao grande número de variáveis envolvidas, são os mais difíceis de executar e de padronização muito problemática. Apenas com uma rota indicativa desses ensaios descreveremos, abaixo, as diversas etapas que um desenvolvimento de um processo de flotação pode conter. Pesquisa Bibliográfica Deve-se indicar as condições usuais para processos semelhantes e as variáveis mais importantes. De acordo com essa pesquisa define-se o esquema básico de processo e elabora-se o programa para avaliação das variáveis mais importantes. Ensaios de Seletividade São ensaios de curta duração, realizados em bancadas, para uma primeira avaliação de efeitos das variáveis. Uma forma comum de realizar esses ensaios é através da adição estagiada de coletor e recolhimento estagiado de concentrado, de forma a pode-se definir a curva de recuperação × teor do concentrado para um determinado conjunto de condições. Após esses ensaios já se restringe o campo de variação das condições a serem estudadas em trabalhos posteriores. Ensaios Descontínuos São realizados, por exemplo, em flotações rougher , scavenger e quantas flotações de limpeza forem necessárias. Esses ensaios dão informação quanto as características do concentrado, do rejeito e dos ”middlings”.É importante, nesses ensaios, caracterizar-se muito bem as características dos ’middlings’ , para se poder o resultado do ensaio. São realizadas séries de ensaios com variações das diversas condições de processo, na medida do possível utilizando métodos estatísticos de flotação. Inicialmente, o campo de variação das variáveis é extenso; em uma segunda etapa já se programam os ensaios para procurar determinar os pontos ótimos. Ao fim desse programa, já se dispõem de informações sobre os resultados a se esperar e os reagentes a serem utilizados. Ensaios Cinéticos São realizados ensaios com coleta parcelado do concentrado nas condições indicadas anteriormente ; são determinadas as curvas de recuperação dos minerais úteis e da ganga , em função do tempo .Com esse ensaio e dentro de condições bem restritas é possível definir-se os tempos de flotação e os estágios necessários.Esse teste permite simulações que são úteis na comparação de circuitos alternativos. Para fazer-se ‘scale-up’do tempo de flotação definido nos ensaios descontínuos é necessário multiplicá-los por certos fatores cujos valores dependem da experiência de cada um.Através desses tempos é possível o dimensionamento das células de flotação da unidade industrial. Ensaios Cruzados Quando não se dispõe de quantidade suficiente de amostra para a realização de ensaios contínuos pode ser aconselhável a realização de ensaios cruzados com a recirculação de ‘middlings’, especialmente quando de prevejam eventuais problemas na recirculação desses ‘middlings’. São esses ensaios demorados, de difícil execução e de excessivo manuseio de produtos intermediários, o que pode ocasionar erros muito grandes . É aconselhável dispensá-los só executando-os como última alternativa. Ensaios Contínuos Com essas informações dos ensaios descontínuos monta-se a planta-piloto e elabora-se o programa de ensaios. 12
Inicialmente, realizam-se ensaios de curta de duração (mais ou menos 2 horas em regime) para testar-se os campos favoráveis das diversas variáveis. Em seguida ,são executados ensaios mais prolongados(4 a 8 horas em regime),com amostragens periódicas para otimização de condições. Em uma última etapa, os ensaios são de longa duração (12 a 24 horas) durante as quais são amostrados produtos intermediários para permitir a elaboração de balanços completos de massas . Com base nesses ensaios, são dimensionados os volumes das células e de condicionadores e são estimados os consumos de água e de reagentes . Em geral, a estimativa de consumo dos reagentes ,feita através de ensaios de planta-piloto são mais elevadas do que o consumo industrial; isso se deve a que , na planta piloto se opera com polpa mais diluída. - Estudo da Água Disponível Os estudos de processo são feitos com água do laboratório.É necessário programar-se uma série de ensaios para verificar o eventual efeito do uso da água disponível no local em comparação com o uso da água do laboratório . Se houver necessidade de recirculação de água na planta industrial,deve-se poder contar com essa recirculação nos ensaios descontínuos. 5.10 USINA SEMI-INDUSTRIAL
O ‘scale-up’, a partir de USI é muito mais preciso,principalmente porque já são usadas máquinas comerciais. Outras vantagens de se contar com USI é a possibilidade de treinamento de operadores e produção de quantidades substanciais de concentrados para testes. Os consumos de energia, água e reagentes são muito mais próximos da Unidade Industrial do que os da UP; com isso, o estudo de viabilidade econômica ganha bastante em precisão , servindo como uma ferramenta importante de demonstração dessa viabilidade para empresários. Quando o processo é totalmente novo ou exige equipamentos não convencionais , a operação de uma USI se torna impositiva . Como desvantagens da construção e operação da USI são: - Elevado custo de investimento; - Grande atraso no cronograma de implantação; - Grande possibilidade de haver o tratamento de minério não representativo, se a frente não for aberta em locais convenientes, o que nem sempre é fácil de se conseguir. 6
ANTEPROJETO DE LAVRA
De posse das informações sobre as características da jazida (tipologia, estrutura, reservas) e sobre a capacidade requerida de produção da mina, pode-se elaborar o anteprojeto de lavra . Inicia-se a elaboração do anteprojeto, através da elaboração de um estudo de alternativas, cujo resultado é tão significativo quanto maior for o nível de informações disponíveis. Ás vezes deve-se proceder, inicialmente, a um estudo comparativo entre lavra subterrânea e lavra a céu aberto. Nesse estudo ás vezes se conclui ser um método misto-subterrânea / céu aberto, o mais conveniente; nesse caso determina-se a profundidade limite da lavra a céu aberto. Essa profundidade é aquela a qual se igualam aos custos da extração por lavra a subterrânea e por lava a céu aberto. 6.1 LAVRA A CÉU ABERTO
No caso de lavra a céu aberto, considerando-se ângulo de talude recomendável pela geotecnia, define-se a relação estéril/minério limite que é aquela que iguala os custos de produção do concentrado ao valor do mesmo. Tendo-se 13
definido a relação estéril/minério limite, elabora-se o plano de exaustão chegando-se a definição da cava final. Após esse estudo, pode-se então recalcular as reservas agora denominadas reservas lavráveis, o seu teor médio e a relação estéril/minério média. Esses parâmetros irão permitir definirem-se os parâmetros básicos para dimensionamento dos equipamentos de mina e das instalações de beneficiamento. Ainda no caso da lavra a céu aberto, deve-se estudar a possibilidade e conveniência de proceder-se uma lavra seletiva, o que irá influir na escolha e dimensionamento de equipamentos Outro fator a ser considerado é a possibilidade ou não de conveniência ou não de blendar diversos tipos de minério ocorrentes na jazida,o que irá influir, também, no dimensionamento de equipamentos. É importante, ainda, a escolha da localização da britagem e depósito de estéril e estudo para da alternativa de transporte. Em uma etapa mais avançada do projeto se faz um planejamento da lavra ao longo do tempo; nos estudos iniciais, geralmente, trabalha-se apenas em termos de médias. Consta do anteprojeto para a avaliação dos investimentos os trabalhos de preparação da mina para a lavra e a implantação da rede de transporte de estéril e de minério. Através de estimativas feitas durante a fase de pesquisa avalia-se a necessidade de furação com o correspondente equipamento, assim como o consumo de explosivos. São avaliadas as distâncias de transporte pela a distância de do centro de massa da jazida aos locais da britagem e da deposição de estéril. O Anexo I mostra o fluxo normal das atividades de elaboração de um projeto básico de lavra em mina a céu aberto. 6.2 LAVRA SUBTERRÂNEA
Anteprojeto de lava subterrânea inicia-se com a escolha do método mais apropriado, em função das características do corpo de minério, estabilidade da encaixante, escalas de produção prevista, conveniência de proceder-se a uma lavra seletiva para diminuir o grau de diluição do teor de minério,etc. Uma vez escolhido o método de lavra, deve-se ser feita uma avaliação da recuperação da lavra, do grau de diluição do teor de minério e, com isso, são calculadas as reservas lavráveis e o teor médio do minério que irá alimentar a usina de concentração. São estudadas alternativas de transporte de minérios. È importante no projeto da lavra uma definição sobre a convivência dispo-se de um grande número de frentes de produção para contar-se com uma certa blendagem de tipos de minérios na alimentação da usina. Através de parâmetros estimados avaliam-se a furação necessária, o consumo de explosivos e a distância de transporte. Para a avaliação de investimentos iniciais e para uma estimativa de tempo mínimo necessário, para ter-se a mina em produção, é estimado o volume necessário de trabalhos preparatórios (metros de poços, metros de galerias, etc.) 7
PROJETOS DE PROCESSAMENTO
7.1 DADOS BÁSICOS
Para se elaborar o projeto de processamento, inicialmente é necessária a fixação da capacidade da planta e do regime de trabalho. A capacidade da planta pode ser definida por considerações de mercado, ou de capital a investir ou, finalmente, por problemas de reservas. No caso da capacidade ser definida por questão de reservas é comum definir-se uma capacidade que dê um tempo de vida à mina da ordem de 15 a 20 anos. Plantas de baixo nível de investimento podem operar em regime parcial, com paralisações aos domingos e, eventualmente, em dois turnos diários. 14
Por outro lado, quando o nível de investimento em relação ao custo de produção é elevado, como ocorre nas usinas de flotação é usual a operação em quatro turnos, isto é três turnos diário de 8 horas, sem paralização aos domingos. No caso das plantas que operam a quatro turnos, podem se esperar um total de horas anuais trabalhadas da ordem de 8.000 t/a No caso da britagem primária é usual operar-se 20 turnos/semana com 1 turno /semana para manutenção No caso da britagem primaria deve-se considerar turnos de 7 horas de trabalho, com um coeficiente de disponibilidade de 90%, o que vai corresponder a um fator de trabalhos de 78,5% (setenta e oito vírgula cinco por cento). Deve-se considerar, ainda, que durante este intervalo, há tempos que o britador não funciona por falta de caminhão. O tempo efetivo de britagem vai depender desse fator de existência de minério para o britador operar. A falta de caminhão no pátio de britagem é tanto menor quanto o superdimensionado dos equipamentos da mina. Para equipamentos bem dimensionados tem-se um fator de existência de rocha no britador da ordem de 85% (oitenta e cinco por cento). Assim, o tempo efetivo de britagem é de 55a 60% do tempo escalado. Quando não existe estoque entre britagem primária nem a secundaria, esta ultima também tem que ser surperdinsionada. Havendo estoque intermediário pode-se calcular o tempo efetivo de britagem na britagem secundaria da ordem de 85%(oitenta e cinco por cento) das horas escaladas. Entre britagem secundária/terciária a usina deve dispor de estocagem de grande capacidade para não comprometer o funcionamento das instalações. Nos projetos mais modernos tem-se usados pátios de estocagem com tempo de estocagem de três dias a uma semana que, alem de estocar minério, serve ainda, para homogeneização do mesmo, antes de ser alimentado na Usina. 7.2 FLUXOGRAMA DO PROCESSO
Com as informações sobre as características do minério a ser produzido pela mina, se acordo com planejamento da lavra e usando-se os dados obtidos nos estudos de desenvolvimento de processo, elabora-se o fluxograma de processo, que deve constar do estabelecimento de um conjunto de operações unitárias da forma mais simples, objetiva e econômica. Para desenvolver um projeto de processamento é necessário conhecer-se, através de estudos de desenvolvimento de processos, as operações unitárias necessárias a serem empregadas. Por outro lado, é necessário grande experiência em relação às operações unitárias, de forma que o conjunto complexo das mesmas constitua um todo coerente e com as diversas operações unitárias coerentes entre si. O projeto de processamento, geralmente, depende de uma serie de estudos de alternativas de fluxogramas, de localizações de unidades e de capacidade de estocagens, os quais devem ser orientados por elementos de grande experiência. O fluxograma de processos recebe o nome de fluxogramas de massas quando são acrescentados no mesmo as informações sobre as grandezas de fluxos (massas, vazões, teores, etc.). O fluxograma de massas é essencial no projeto de processamento por sintetizar todas as partições de massa que o minério sofre ao longo do processo gerando os diversos produtos, dentre os quais: o concentrado e os rejeitos. 7.3 DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTO
Das informações geradas na pesquisa de processo, como visto, chega-se à elaboração dos fluxogramas de processo de massas. Da obtenção destes documentos, a especificação dos equipamentos de processos auxiliares industriais, percorre uma área na engenharia que é uma das fundamentais para elaboração do projeto da unidade industrial. É preciso, nesta fase de estudos, e a partir de parâmetros e informações geradas a nível de laboratório, transferir estes dados à escala industrial. Para cada operação unitária de processo industrial urge que se disponha de dados e parâmetros de engenharia que são levados em escala de laboratório. Na experimentação e pesquisa de processo, portanto, é necessário que o pesquisador tenha isso em mente, para levantar, devida e completamente, os dados necessários. 15
Para dimensionar equipamentos de processo, conta-se, em geral, com ensaios específicos que obedecem a condições e normas especificas. Para dimensionar uma unidade de moagem, por exemplo, é indispensável avaliarse o consumo especifico de energia na moagem, o que pode ser feito em laboratório, através de ensaios padronizados para determinação do índice de mobilidade (ou índice de Bond, ou Work Index). Esse parâmetro e informações outras geradas na experimentação, como granulometria, composição mineralógica, etc., formam o conjunto de dados de entradas para o calculo de “scale up” da unidade industrial. Outros exemplos, que podem ser citados, e muitos freqüentes em projetos de usinas de beneficiamento mineral, são os dimensionamentos de espessadores e filtros. Para o primeiro, é indispensável a realização de testes de sedimentação com amostras respectivas do produto de particular fluxo do processo que será espessado. Observe-se, portanto que se é importante o conhecimento da razão de espessamento do produto em questão, muito mais será a representatividade desse produto e, conseqüentemente, a sua obtenção. Para o dimensionamento de filtros, ensaiam específicos ditam qual a razão de filtragem do projeto em questão. Não só, portanto o conhecimento de parâmetros de processos e engenharia são necessários para se projetar uma unidade industrial. É necessário dispo-se de características dos fluxos, produtos, etc., que se manipula. Num calculo de “scale up”, ao se levar um processo do nível de escala de laboratório, ou mesmo do papel, ao nível de uma unidade industrial, é importante, também, conhecer os princípios de funcionamento de cada equipamento. No dimensionamento de peneiras, por exemplo, a forma do grão influi no calculo de área, assim como a unidade e a espessura da camada sobre a tela. Saber como certas características do equipamento podem tornar a operação mais eficiente, para o caso particular que se estuda, é, pois, fator decisivo para a escolha do equipamento e com características as mais favoráveis quanto à operacionalidade, simplicidade e, também, economicidade. 7.4 OUTROS ELEMENTOS DO PROJETO
Ao longo da elaboração do projeto básico e de anteprojetos, outros documentos são produzidos como: fluxograma de engenharia, arranjos básicos das instalações e planos diretor geral do empreendimento. O fluxograma de engenharia é o documento obtido pela inclusão no fluxograma de processos de informações sobre número e características dos equipamentos, tubulações de transporte de polpa e água, instrumentação, equipamentos e elementos de transparência, etc. Os arranjos básicos são elaborados mediante o fluxograma de engenharia e informações sobre características de montagem dos equipamentos. No plano-diretor do empreendimento locam-se as diversas unidades industriais e administrativas e vias de acesso e de ligação. 8
LEVANTAMENTOS DE DADOS ECONÔMICOS PRELIMINARES
Dependendo da precisão desejada nas estimativas de investimentos e de custos operacionais muitos dados econômicos são adotados por comparação com plantas semelhantes. Daremos, a seguir, a forma usual de levantamento de dados econômicos para a elaboração de um Estudo de Viabilidade Econômica, necessário à preparação de um Plano de Bom Aproveitamento. 8.1 CARACTERÍSTICAS DO ANTEPROJETO
Nessa etapa o anteprojeto já deverá contar com: - Na Jazida Calculo de reservas parametrizadas; •
16
•
Disposição da tipologia do minério na jazida.
•
-
Anteprojeto de Lavra Teor de corte e teor médio; Desenho preliminar da cava com relação estéril/minério; Capacidade da mina (t/dia); Localização aproximada do britador e do bota-fora; Altura das bancadas; Escolha e dimensionamento dos equipamentos. Relação dos mesmos; Avaliação dos serviços de preparação da mina.
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Anteprojeto de Beneficiamento Fluxograma de processos ou de engenharia simplificados; Relação de equipamentos; Desenhos preliminares de arranjos das unidades industriais; Esquemas dos edifícios industriais; Lista de diagramas e diagrama unifilar.
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Unidade de Apoio e Utilidades Plano diretor com vias de acesso; Localização da tomada d’água; Especificação da subestação elétrica; Definição dos edifícios administrativos e de suporte com áreas construídas e características de construção; Anteprojeto da distribuição de água.
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•
8.2 ESTIMATIVA DE INVESTIMENTOS
O orçamento de um empreendimento é composto de uma série de contas estruturadas em um plano de contas, conhecido por PBS (“Project Break–Down Structure”) , que apresenta uma organização matricial subdividido em Áreas do Projeto (Mina , Britagem, Concentração, etc.) e em tipos de contas (custo de equipamento , construção civil, montagem , engenharia ,etc.) . Essa organização matricial permite uma melhor comparação com projetos de mesma natureza e um bom controle de custos quando na fase de execução. Daremos, a seguir, para os diversos tipos de contas, as formas usuais de serem estimadas e os dados necessários para tal estimativa, na elaboração de um orçamento dos investimentos em nível de Estudo de Viabilidade TécnicoEconômica. Máquinas e Equipamentos O custo é orçado através do levantamento de preços das máquinas e equipamentos constantes da lista de equipamentos mecânicos e elétricos, elaborada no anteprojeto. Esses preços podem ser conseguidos através de uma atualização dos dados constantes do banco de dados ou através de consultas diretas a fornecedores. Construção Civil e Industrial Através dos desenhos contidos no anteprojeto são estimados os quantitativos de concreto para a base e fundações, concreto estrutural, estruturas metálicas fechamento e cobertura. O orçamento é feito pela aplicação de custos unitários; itens não cobertos pelas estimativas são orçados por verbas consideradas em relação ao custo total. 17
Tubulação Quando houver o fluxograma de engenharia simplificado é realizado um levantamento de comprimento para os diversos diâmetros das linhas principais. O peso total é calculado, considerando-se as linhas secundárias como uma porcentagem , em relação ao total. O orçamento é feito considerando-se custos unitários que englobam os tubos e acessórios. Freqüentemente , quando não se dispõe do fluxograma de engenharia simplificado , o custo das tubulações é orçado através de um fator aplicado ao custo total de equipamentos mecânicos e a estimativa de peso é feita a posteriori. Instalações Elétricas O custo de materiais para instalações elétricas é estimado com base no levantamento de potências e pontos de ligação, através de aplicação de custos unitários estimados com base no banco de dados. A esse custo ,deve ser acrescido o custo das linhas de transmissão entre as subestações.Note-se que o custo dos painéis , motores , transformadores , etc., já devem constar no item Máquinas e Equipamentos. Instrumentação O custo é orçado como uma porcentagem de item Máquinas e Equipamentos. Essa porcentagem depende do grau de instrumentação desejado, do porte de planta e da natureza da mesma. Montagem Mecânica e Elétrica Através do peso total de equipamentos, tubulação e estruturas e considerando-se a natureza do mesmo, é estimado o total de homens-hora a ser empregado na montagem mecânica através de números índices. Da mesma forma o total de homens-hora empregados em montagem elétrica é estimado através de números índices aplicados a potência total e ao número de pontos de ligação. O total da mão-de-obra é calculado considerando-se a mão de obra indireta como uma porcentagem de mão-deobra direta. O custo de mão-de-obra é calculado estimando-se um custo médio de um homem x hora que inclui todos os gastos e despesas tidos com pessoal (salário direto, adicional de transferência, encargos sociais, taxa de administração). O custo de aluguel de equipamentos de montagem é estimado através da previsão dos tempos de emprego de cada tipo de equipamento, considerando-se um custo unitário para o aluguel por hora. O custo de material de montagem é estimado com uma porcentagem do custo total de montagem. Terraplanagem, Estradas Com base no plano diretor é feita uma estimativa do volume de terraplenagem, da área pavimentada e da área com obras de drenagem , sendo orçado seus custos através de estimativas de custos unitários. Preparação da Mina Com base no anteprojeto de lavra é estimado o volume total de movimentação de material para a preparação da mina, seja em lavra a céu aberto , seja em mina subterrânea. Através da aplicação de respectivos custos unitários estimado é elaborado o orçamento. Despesas de Construção e Montagem Este item compreendendo: custo do canteiro de obras, manutenção do canteiro de obras, despesas de transporte de pessoal, refeições,etc. é orçado como uma porcentagem em relação aos custos de construção e montagem. Construções Civis Administrativas e de Suporte São calculadas as áreas para cada tipo de edifício e estimado seu custo através da aplicação dos respectivos custos unitários condizentes com o tipo de construção. Fretes e Seguros São estimados com base no custo dos equipamentos e das instalações. 18
Capital de Giro É orçado pela estimativa de: Material de reposeção, calculado como porcentagem sobre o valor dos equipamentos; Estoque de produtos e semi –acabados: Financiamento e compradores; Estoque de materiais de consumo. Deve ser abatido, do capital de giro, o financiamento conseguido de fornecedores. Juros Durante a Obra Custo é calculado através da programação de aplicação de empréstimos , considerando-se as taxas normais de juros praticados nos contratos de empréstimos a projetos semelhantes. Engenharia e Projeto Este item, compreendendo: projetos, suprimentos de equipamentos e de materiais, contratação e fiscalização de empreiteiras, controle de prazos e de custos, é orçado como uma porcentagem em relação ao custo global do projeto. Inversões Prévias Compreende os investimentos já feitos na pesquisa da jazida, estudo de processos, elaboração de anteprojeto , etc. Posta-em-Marcha Orçado através da previsão dos gastos com pessoal durante o treinamento e a posta-em-marcha dos custos operacionais durante a planta. Desses custos deve ser abatido o valor do produto que se prevê produzir nesse período. Nota Como se pode observar, o orçamento dos investimentos, ainda, na fase de estudos de viabilidade é pouco baseado em dados concretos, sendo mais estimado com base na experiência e no banco de dados disponível à Equipe de Estudos Econômicos. Por essa razão, a precisão da estimativa do orçamento depende muito da experiência da equipe que o elabora. Outro fator muito importante, é um bom conhecimento das condições locais que devem ser levantadas, previamente durante a fase de pesquisa. 8.3 CUSTOS DE PRODUÇÃO
A determinação dos custos de produção é baseada em alguns dados a serem levantados e suportada em muitas estimativas de números-índice e de custos unitários, que dependem muito da experiência e do banco de dados da equipe de Estudos Econômicos. Para um estudo de viabilidade econômica é descrito, abaixo, um procedimento geral para elaboração de custos de produção. Mão-de-Obra Direta de Operação É organizado o quadro de pessoal de operação da mina e das unidades de beneficiamento e das unidades de utilidades.É então elaborada a estimativa de custo global considerando salários e ordenados e todos encargos sociais. Mão-de-Obra Direta de Manutenção Tendo-se em conta o porte e complexidade das instalações e , considerando-se, ainda, as condições locais de possibilidades de suprimento de peças é elaborado o quadro de pessoal e estimado seu custo. Energia Elétrica Através de carga instalada são feitas estimativas de consumo e demanda com o que é orçado o custo, tendo, como base, os preços da concessionária local. 19
Explosivos O consumo de explosivos é calculado com base em anteprojetos de plano de fogo e o orçamento é feito através dos preços dos materiais. Combustíveis e lubrificantes para Máquinas No anteprojeto são estimadas as horas anuais de cada tipo de equipamento.O consumo de combustíveis e lubrificantes é obtido mediante as taxas de consumo horário. Ferramental de Furação De acordo com plano de fogo projetado , calcula-se o comprimento total, anula ,de furação.Através de estimativa de vida útil de hastes e de “bits” são calculados os consumos anuais. Materiais de Conservação e de Manutenção O custo anual é calculado com base nos custos de investimentos de máquinas e de equipamentos , usando-se fatores de cálculo que dependem dos tipos dos equipamentos , da complexidade da instalação , da abrasividade do minério , das condições locais ,etc. Materiais de Desgaste Neste item, estão incluídos: revestimentos de britadores, de moinhos , de ciclones, de bombas e de rotores de células , de condicionadores ,e de bombas.O consumo anual desses componentes é estimado mediante uma previsão de vida média que depende muito da abrasividade do minério e das condições da polpa. A estimativa do consumo de barras e de bolas de moinhos é feita considerando-se um fator de consumo em g/kWh aplicados na moagem , condizentes com abrasividade do minério e a qualidade do material. Nota-se que a estimativa de custos deste item depende muito da experiência do orçamentista, em relação a planta e minérios semelhantes. Combustível para secagem Através da estimativa da unidade do material a ser secado pode-se estimar a quantidade de consumo anual de combustível. Reagentes e Materiais Auxiliares Os consumos são estimados através de dados de ensaios ou em comparação com instalações semelhantes. Pessoal Administrativo É elaborado um quadro de pessoal, desde a administração superior até a administração direta das operações, incluindo o departamento de engenharia porventura existente. Gastos Diversos É feita uma previsão de uma verba para cobrir: transporte de pessoal, despesas de viagens, refeições, materiais de limpeza, matérias de escritório, comunicações, impostos, taxas, etc... Seguros É estimada uma verba anual em relação ao valor dos equipamentos e edificações. Amortização e Depreciação São calculadas de acordo com a legislação 8.4 ESTUDO DE MERCADO
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Para o cálculo de viabilidade econômica é realizado um estudo de mercado que, ao lado da oferta, implica na consulta aos órgãos de classe quanto à situação atual e previsão futura. Quanto às informações sobre o consumo são, também, consultados órgãos oficiais e entidades de classe. Deve ser feito um levantamento dos preços praticados e estudado o comportamento desses preços no passado, para tentar-se fazer uma previsão quanto às tendências futuras. 8.5 ESTUDO DE RENTABILIDADE
Com base nas estimativas de faturamento, de custos industriais e de amortizações de empréstimos, elaborase uma planilha para demonstração do fluxo de caixa. Através desse fluxo de caixa podem ser calculados diversos índices de rentabilidade do empreendimento. Dentre esses os mais comuns são: - Taxa de retorno do projeto; - Valor presente dos resultados descontados a uma taxa fixada; - Razão do valor presente, que é o quociente entre o valor presente dos resultados econômicos do projeto descontados a uma taxa pré-fixada, e o valor do investimento. Outro índice econômico, frequentemente determinado, é o ponto de equilíbrio do projeto, que é a produção para o qual o lucro se anula, sendo essa produção expressa como porcentagem da capacidade da planta. São usuais, ainda, os estudos das determinações da sensibilidade dos índices econômicos do projeto, em função de variações de estimativas de custos e preços dos fatores principais. Com base nesses índices o empresário decide a implantação ou não do empreendimento. 9
PLANO DE BOM APROVEITAMENTO
Dentro do regime de autorização e concessão, a maneira de se obter direito de lavra sobre um bem mineral, que é hoje conferido através de uma portaria ministerial (antes era através de um decreto presidencial) é, primeiramente, ter ou obter direitos sobre a jazida pesquisada e com relatório aprovado pelo DNPM e, em segundo lugar, submeter ao MME o denominado Plano de Aproveitamento Econômico do empreendimento que deve detalhar, na maioria dos casos, os seguintes itens: Introdução Concepção do Projeto; Dados técnicos sobre o projeto; Caracterização do Proponente Histórico da empresa; Razão Social; Ramos de atividade da empresa; Constituição do capital social; Estudo de Mercado Especificação dos produtos; Estudos da oferta e demanda; Preços praticados; Prospectivas. 21
Descrição da Jazida Localização e Acesso; Clima; Vegetação e Meio Ambiente; Hidrografia; Fisiografia e Geomorfologia; Descrição Geológica Geologia regional; Geologia Local; Aspectos Tectônicos e Estruturais; Geologia da Mina; Paragênese e Zoneamento; Mineralogia do Minério; Tipologia Observada. Gênese do Depósito; Reservas Minerais; Trabalhos de Pesquisa Geológica Sondagem; Aberturas Subterrâneas; Amostragem do Minério; Análise Química; Determinações Mineralógicas - (Seções delgadas, Seções polidas, Difração de Raios X; Microscopia Eletrônica, etc.). Pesquisa Tecnológica Caracterização do Minério e Produtos Análise granulométrica; Separação em Meio Denso; Separação Eletromagnética; Ensaios de Bancada; Ensaios cíclicos ou fechados; Planta – Piloto; Ensaios Industriais Densidade e Umidade; Características mecânicas do minério e encaixantes; Estudos de alternativas de beneficiamento Projeto de Lavra Dados Básicos; Métodos de lavra; Seleção e Dimensionamento de Equipamentos; Planos de Exaustão e Seqüenciais de Lavra Projeto de Beneficiamento Dados Básicos; Fluxograma de Processos e Balanços de Massas; Instrumentação e Controle; Descrição do Processo e Operação 22
Engenharia Ambiental Deposição dos Estéreis e reconstituição da topografia original; Deposição dos rejeitos de lavra; Neutralização dos efluentes do processamento mineral Expedição e Manuseio de Produto Manuseio e Logística do concentrado; Terminal de expedição Utilidades e Suporte Operacional Abastecimento de água; Oficina Central, Postos de Serviço e Balanças; Energia elétrica e Comunicações Laboratório e Usina-Piloto; Área Residencial; Segurança e Higiene dos trabalhos. Controle Ambiental; Servidões Investimentos Pré-Investimentos; Aquisição de terras; Engenharia, Consultoria e Administração; Obras Civis; Máquinas e Equipamentos; Materiais; Montagem; Despesas Gerais de Implantação e Pré-Operação; Indiretas do Investimento; Capital de Giro Custos Operacionais Custos Diretos; Custos Indiretos Depreciações, Amortizações, Reposições e Descartes de Equipamentos Cronograma de Execução Física Cronograma de Desembolso Análise Econômica do Empreendimento Análise de Fluxo de Caixa Projetado; Parâmetros de rentabilidade; Análise de Sensibilidade. Benefícios advindos do Projeto Efeitos do Empreendimento no Balanço de Pagamentos; Benefícios Sociais; 23
Estes itens serão convenientemente detalhados, em função do caso específico em questão.
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TABELA N 1 EQUIPES PARTICIPANTE S
Trabalhos Prospecção Avaliação Prelim inar Pesquisa V iabilidade Preliminar Detalhamento de Pesquisa V iabilidade Econôm ica Projeto Básico Relatório do Projeto Básico Detalhamento do Projeto Reavaliação do Orçamento E=EXECUTA P=PARTICIPA
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Pesquisa de Planejamento Estudos de Jazida Caracterização de Lavra Beneficiamento E P E P E P P P P P
P P E P E P P P P P
P E P E P E P E P
P E P E P E P E P
Estudos E co nô m ic os E ng en ha ria
E E E E E E E
E P E P E P
QUADRO N.º 1
2 6
IMPLANTAÇÃO UM EMPREENDIMENTO DE MINERAÇÃO
Plano De investimento Econômico Pesquisa Geológica Preliminar
estudos geotécnicos
Pesquisa Ecologica Detalhada
Pesquisa para Lavra
Preparação de Mina
Anteprojeto de Lavra
Estudos de Lavra
Detalhamento projeto de Lavra
Projeto de Lavra
Aquisição de Equipamentos
pré-viabilidade Ecônomica
Decisão Quanto a Inverstir na Pesquisa
Estudo de Mercado
Viabilidade Econômica
Análise de Rentabilidade
Caracterização do minerio e da Jazida
Estudos Minerio e Processo de Concentração
Desenvolvimento do processo de concentração
Anteprojeto Usina
Projeto Usina Concentração
Detalhamento Projeto usina Concentração
Aquisição de Equipamentos
Estudos de transforma ção
Testes de Transformação
Anteprojeto Usina
Porjeto usina de transformação
Detalhamento Projeto Usina Transformação
PROJETO BÁSICO DE LAVRA A CÉU ABERTO (Anexo 1)
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Beraldo J. L. e outros Caracterização, Cominuição e Classificação de Minérios – apresentado no Congresso de Tratamento de Minérios de Recife (1980) Coleman R.L
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