Otimização de parâmetros do desmonte de rocha

A redução de custo está permanentemente nas metas de desempenho das equipes de mineração em todo o mundo. Entre as operações que compreendem o ciclo produtivo da mina até o beneficiamento mineral, o desmonte de rochas por explosivos é considerado uma das etapas de maior influência para o atendimento dos objetivos de produtividade e redução de custos. A pesquisa realizada por este projeto analisou as melhorias na fragmentação da rocha fosfática da mina Chapadão, através da modificação de parâmetros operacionais do plano de desmonte, tais como: tamponamento, malha de perfuração e tipo de explosivo. No estudo, foram avaliadas frentes de minério com diferentes características geológicas e o impacto resultante na produtividade do circuito de britagem, redução no custo portonelada desmontada, redução no consumo de energia e barras de impacto dos britadores.

Esse artigo apresenta um projeto desenvolvido na mina Chapadão, no município de Ouvidor (GO), empreendimento pertencente à Copebras Indústria (Empresa do grupo CMOC International Brasil). A mina de fosfato da Copebras que está em operação desde 1976, possui uma meta de produção de minério britado de 1.200 t/h. Atualmente, ela tem duas usinas de beneficiamento em operação, no município de Ouvidor e duas plantas químicas, sendo uma localizada na cidade de Catalão (GO) e outra em Cubatão (SP). A Copebras é responsável pela produção de vários produtos como os fertilizantes GTSP, SSP, TSP e também do fosfato bicálcico, utilizado em rações animais. Como subprodutos têm-se a produção de sulfato de bário (barita) e o nióbio.

A mina de fosfatos da Copebras situa-se no Complexo Alcalino Catalão I, inserido no contexto tectônico da Província Ígnea do Alto Paranaíba (PIAP).

Tenacidade (+)

Friável

Duro Apatítico Semi-Compacto

Duro Apatítico Compacto

Duro Silexítico Semi-Compacto

Duro Silexítico Compacto

O material proveniente da britagem é utilizado na formação de duas pilhas de homogeneização, uma de 64.000 t e a outra 80.000 t de capacidade máxima. A composição destas pilhas varia entre 20 a 50% de material detonado.

Devido à elevada importância do desmonte de rocha, o plano de desmonte da mina Chapadão é elaborado com o objetivo de resultar em um P80 ≤ 400 mm, ou seja, 80% do material detonado passante em 400 mm, medida esta da dimensão da grelha do britador primário.

Visando alcançar essa meta e explorar oportunidades de redução de custo, foram realizados quatro testes em três etapas distintas, nos quais foram fixados alguns parâmetros do plano de desmonte e realizadas alterações pontuais em outros. Por fim, calculou-se a fragmentação do maciço rochoso com uso do Software Split Desktop 3.1.

A primeira etapa de testes consistiu na comparação exclusiva entre o tipo de explosivo utilizado, o explosivo granulado ANFO 3,500 e um explosivo tipo emulsão bombeada com velocidade de detonação (VOD) cerca de 50% maior que o anterior.

A segunda etapa constituiu na avaliação do comportamento do desmonte com o uso de diferentes comprimentos no tamponamento.

Foi definido que a última etapa do projeto seria de testes, nos quais seriam alteradas as malhas de perfuração. Conseguiu-se, satisfatoriamente, expandir a malha em mais de 40% comparado ao primeiro e ao segundo semestre de 2016, resultando em reduções de razão de carga de explosivos inversamente proporcionais à expansão da malha.

Foi estabelecido como meta de P80 um valor inferior ou igual a 400.00 mm. Este valor foi definido de acordo com as dimensões de abertura da grelha de alimentação do britador primário. Para comprovar a eficiência dos desmontes, foram realizadas análises fotográficas dos materiais fragmentados. A realização das foto-análises consistiu na aquisição de imagens digitais da pilha detonada imediatamente após o desmonte. Dois objetos esféricos com diâmetros de 25,40 cm cada, foram utilizados como escala de referência. A aquisição de imagens seguiu alguns padrões de qualidade como resolução de 2560 x 1920 pixels, luminosidade ideal, ou seja, sem excesso ou escassez de luz e representatividade das imagens, portanto, foram captadas seguindo um padrão de zig-zag na pilha detonada.

A definição dos parâmetros de desmonte é essencial para se alcançar os resultados desejados no processo de fragmentação da rocha.

Através da mudança de apenas um parâmetro, o resultado do desmonte pode ser muito diferente, conforme foi confirmado analisando os diferentes resultados de P80 para cada mudança isolada.

Entretanto, alguns parâmetros possuem mais influência que outros. Também foi observado que algumas mudanças no plano de fogo podem melhorar a qualidade e os resultados de fragmentação e, ainda assim, apresentar reduções no custo dos explosivos, acessórios explosivos e circuito de britagem.

A aplicação do explosivo tipo emulsão bombeada apresentou bons resultados de fragmentação para as rochas de maior dureza, como é o caso do silexito compacto. Porém, o maior valor de aquisição em relação ao ANFO e a baixa incidência deste litotipo na mina (menor que 10%) são limitantes para a sua implementação.

O explosivo ANFO apresentou melhores resultados de fragmentação para a maioria dos litotipos presentes, o que é justificado pela menor força de coesão e tenacidade dos maciços rochosos que estão contemplados no perfil geológico da mina.

Portanto, a comparação entre qual o melhor tipo de explosivo a ser utilizado na mina Chapadão foi favorável à aplicação do ANFO, indicado através dos resultados obtidos resultando em um melhor balanceamento entre custos e fragmentação desejada.

A alteração proposta para o aumento da altura de tamponamento apresentou expressivos ganhos de fragmentação e foi validada como uma estratégia operacional simples e prática para a redução do consumo de explosivos dentro do furo e melhorando o confinamento da energia do explosivo. A operação adotou o comprimento de tampão de 2,0 m para os desmontes em bancadas padrão.

Por fim, a expansão da malha de perfuração nos testes realizados na terceira etapa do projeto apresentou como resultado uma fragmentação abaixo de 400 mm e contribuiu significativamente para a redução dos consumos de explosivos e acessórios.

AUTORES: Paulo André Andrade Martins, Roudinelle Augusto G. da Silva, Guilherme Moreira Birro, Hugo Cliger Santos Nadler, Lucas Tomaz Borges Mendonça, André Carlos Silva e Vanessa Mendes da Silva.