Aula Operações Mineiras modificada

Disciplina: Operações Mineiras

Etapas da mineração

Lavra de mina

Tratamento de minérios

Lavra de Mina

• Operações unitárias - Perfuração

- Detonação

- Carregamento

- Transporte

Operações unitárias de lavra

Operações auxiliares• Abertura de acessos e do poço (shaft)• Construção de pilhas de estéril• Construção de barragens de rejeito• Construção da usina de tratamento• Manutenção:

– Elétrica/eletrônica– Mecânica– Informática

• Escritórios e refeitório• Almoxarifado• Vila residencial

Classificação do porte das minas à céu aberto

• Tamanho das minas (t/dia minério + estéril):– Pequeno Porte: < 3.000– Médio Porte: 3.000 a 30.000– Grande Porte: > 30.000

Grau de mecanização das minas

• Manual

• Semi-mecanizada

• Mecanizada → automação

Classificação dos métodos de lavra a céu aberto

• Métodos mecânicos

• Métodos hidráulicos

Métodos mecânicos

• Lavra por bancadas

• Lavra por tiras

• Lavra de rochas ornamentais

Métodos hidráulicos

• Lavra por desmonte hidráulico

• Lavra por dragagem

• Lavra por furos de sonda

Desmonte de rocha

• Tipos de desmonte:

– Manual– Hidráulico– Mecânico– Por explosivo

Desmonte manual

• Aplicação restrita

• Garimpos de pequeno porte

Desmonte hidráulico

• Usado para material desagregado ou pouco consolidado

• Ex: ouro, gemas (diamante), cassiterita, areia, cascalho

Desmonte mecânico

• Usado para rochas macias

• Uso de escarificadores, tratores de esteira, rompedor mecânico e drop ball

Desmonte por explosivos

• Usado quando resistência da rocha > capacidade do equipamento de desmonte mecânico ou hidráulico

• Desdobra-se em duas operações:– Perfuração– Detonação

Desmonte por explosivos

• Realizado por:

– Perfuratrizes a percussão

– Perfuratrizes rotativas

– Perfuratrizes roto-percussivas

Perfuração

Perfuração de Rocha

• A perfuração das rochas dentro do campo dos desmontes é a primeira operação que se realiza e tem como finalidade abrir uns furos, com a distribuição e geometria adequada dentro dos maciços para alojar as cargas de explosivos e acessórios iniciadores.

223O AC a 1740 AC fabricação de ferramentas e armas

535 AC a 522 AC os gregos construíram túneis para o abastecimento de água;

36 AC fabricação de ferramentas pelos romanos;

Idade Média (600 a 1500) surge na Europa escavações usando martelos e cunhas;

1838 e 1848 a Singer e Couch construíram nos Estados Unidos as primeiras perfuratrizes utilizando o vapor como fonte de energia;

1860 surge a perfuratriz a ar comprimido, e Nobel Utiliza pela primeira vez a nitroglicerina como explosivo;

1950 surge o bit de carboneto de tungstênio;

1980 surge as perfuratrizes hidráulicas.

PRINCIPAIS COMPONENTES DA PERFURAÇÃO

Perfuratrizes - Percussivas

• São aquelas que reproduzem o trabalho manual de perfuração em rocha. – Apesar da percussão, ela produz um giro da broca

imediatamente após cada golpe.– Seu acionamento é feito por ar comprimido. No

entanto existem as acionadas a gasolina, diesel, etc.

Percussivas exemplo

Sistema de percussão

Sistema de percussão

Sistema de percussão

• O sistema de percussão consta essencialmente de um cilindro em cujo interior se desloca o pistão.

Sistema de percussão

Sistema de percussão

• A alternância dos movimentos é conseguida por meio de uma válvula que dirige o fluxo de ar ora para uma, ora para outra face do pistão. Esta válvula é movimentada pelo próprio ar comprimido.

Percussão

Dinamica do sistema de percussão

• A velocidade de penetração da broca é diretamente proporcional à quantidade de rocha efetivamente demolida dentro do furo na unidade de tempo.

• A quantidade de rocha demolida é proporcional à energia de percussão transmitida à broca.

Velocidade de penetração

B = k3 Pm Vi D2 Onde:B = velocidade de penetração em cm/min;k3 = constante;

Pm = pressão na cabeça do pistão em kg/cm² ;

Vi = velocidade de impacto do pistão em m/s ;

D² = diâmetro da cabeça do pistam em cm .

Percussão

• Pela equação identifica-se os principais fatores que influenciam na velocidade de penetração:– A pressão do ar comprimido, se aumentada, eleva

a velocidade. Mas o impacto do pistão também cresce.

– Uma velocidade muito elevada pode danificar o equipamento.

Percussão

• A velocidade de impacto também influi. No entanto deve-se verificar se o aço suporta as tensões.

• O diâmetro da cabeça do pistão influi ou seja: perfuratrizes mais rápidas tem dimensões (tamanho e peso maiores).

• Obs: Em geral nº de percussões está entre 2000 a 3000 por minuto.

Componentes - percussão

Percussão

• Sistema de rotação– A cada golpe do pistão contra a broca,

corresponde uma rotação de um pequeno arco de círculo de modo a proporcionar nova superfície de rocha para ser cortada pela extremidade inferior da broca.

Percussão

Sistema de limpeza

• Os residuos de rocha devem ser removidos do furo;• O sistema adotado na maioria consiste na

introdução, no furo, de um fluido (que pode ser o próprio ar comprimido ou água) na extremidade da broca.

• O fluido é injetado através de um orifício central;• Os resíduos são removidos pelo espaço existente

entre a superfície externa da haste da broca e a superfície do furo.

Perfuratrizes rotativas

• Transmitem à broca somente o movimento de rotação;

• A demolição é feita por rotação que trabalha a pressão constante;

• Destinam-se a furos de grandes profundidades como por exemplo:– Prospecções; poços artesianos; poços petrolíferos.

Perfuratrizes rotativas

Perfuratrizes percussivo-rotativas

• Apresentam rotação contínua além das percussões sobre a broca.

• Utilizadas para diâmetros maiores que a percussiva (38 a 125 mm);

• A rotação da perfuratriz é reversível.

Perfuratrizes percussivo-rotativas

Perfuratrizes furo-abaixo

• O esforço de percussão para a extremidade da broca é feito através de segmentos de aço unidos; Isso leva a uma perda de energia;

• Solução: perfuratrizes de furo abaixo onde o mecanismo de percussão fica na extremidade da broca, junto à coroa. Conhecido no Brasil como sistema DTH.

Perfuratrizes furo-abaixo

• Vantagens– Não ocorre dissipação de energia;– Rendimento é maior para a mesma quantidade de ar

comprimido;

• Desvantagens– A velocidade é menor;– A ruptura ou travamento do colar pode significar perda

total da perfuratriz;– A vida util das pastilhas é menor;– Não trabalha bem em rocha muito fraturada ou na

presença de água;

Furo abaixo

AVANÇOS

• O esforço sobre a perfuratriz aliado à percussão e rotação é que faz progredir o furo;

• Pode ser aplicado fisicamente, pelo operador;• Pode utilizar sistemas de pressão;• Tipos de avanço

– Pneumático– Corrente– Parafuso

Avanço pneumático

• Acionado por ar comprimido;• Tem como vantagens:

– Economia de mão de obra;– Pressão mais uniforme economizando brocas;– Maior produtividade

Avanço pneumático

Avanço de corrente

• O esforço é exercico por uma corrente ligado à perfuratriz.

• Componentes– Estrutura de suporte– Placa deslizante– Motor– Corrente – Roda dentada

Avanço de corrente

• Largamente utilizado nos trabalhos de escavação a céu aberto.

• Avanço robusto e facilmente reparável;• Pressão é constante de modo que quanto

mais branda a rocha maior a velocidade de perfuração;

Avanço de parafuso

• Esforço exercido mecanicamente por um longo parafuso que substitui a corrente;

• Vantagens:– Maior rapidez na perfuração;– Perfuratriz menos vulnerável aos choques;

DesvantagensEstrutura de suporte frágil;Parafuso danificado requer substituição

Locomoção de perfuratrizes

• Locomoção manual– Perfuratrizes manuais

• Locomoção tracionada– Utiliza-se estrutura de suporte (chassis);

• Locomoção própria– Montagem da perfuratriz sobre unidade tratora;

Perfuratriz: avanço e locomoção

• Perfuratrizes manuais– Exploração de pedreiras de pequeno porte;– Cortes rodoviários de pequeno porte;– Fundações com pequena produção;– Desmonte de matacões;– Perfurações;– Acabamentos de cortes para drenagem;– Perfurações esporádicas.

Perfuratriz: avanço e locomoção

• Bencher– É a associação de uma perfuratriz percussiva e um

avanço pneumático. Adicionou-se um chassis e duas rodas para deslocar-se facilmente.

– Apresenta a vantagem de reduzir a mão de obra uma vez que um operador pode trabalhar com dois equipamentos.

– Deve-se ancorar o equipamento antes de sua utilização.

Bencher

Perfuratriz: avanço e locomoção

• Wagon-drill– Associação de uma perfuratriz com avanço de

corrente e rodas.– Melhora a velocidade; permite o emprego de

perfuratrizes pesadas (45 a 170 kg);– Dotada de freios e estabilizadores para garantir

sua imobilidade durante a operação;– Trabalha com brocas de extensão permitindo

atingir maiores profundidades.

Wagon-drill

Perfuratriz: avanço e locomoção

• Perfuratrizes sobre trator– Apresenta tração própria;– Possibilita perfurações em diversos ângulos;– Rapidez no deslocamente e preparo para novos

furos;– Trabalha com perfuratrizes cujo peso varia entre

170 e 270 kg.– Pode trabalhar com perfuratrizes de furo abaixo.

Sobre trator - Crawler Drill

MÉTODO DE FURO ABAIXO

FORÇAS APLICADAS NOS MÉTODOS ROTATIVO, MARTELO DE SUPERFÍCIE E MARTELO DE

FUNDO DE FURO

Perfuratriz de furo-abaixo sobre trator

• Mantem o avanço da perfuração uniforme;• Não consome ar comprimido em excesso;• As hastes tem vida útil longa por que transmitem

apenas o movimento de rotação à perfuratriz;• É mais silenciosa;• Permite perfurações profundas• Necessita de pressão >= 10,5 kg/cm²• Tem limitação no uso de diâmetros muito diferentes;• Custos menores.

COMPARAÇÃO DE VELOCIDADE ENTRE PERFURATRIZ DE SUPERFÍCIE E DTH

Perfuratrizes sobre trator

CARACTERÍSTICAS DOS FUROS

• Os furos são geralmente caracterizados por quatro parâmetros: – Diâmetro– Profundidade– Retilinidade– Estabilidade

DIÂMETRO DOS FUROS

• O diâmetro do furo depende da finalidade do mesmo. Em furos para detonações, há vários fatores que influem na escolha do diâmetro, por exemplo, o tamanho desejado dos fragmentos, após a detonação; tipo de explosivo a ser utilizado, vibração admissível do terreno durante a detonação etc.

RELAÇÃO ENTRE O DIÂMETRO DO FURO, A FRAGMENTAÇÃO E O PORTE DO EQUIPAMENTO

DE CARREGAMENTO

RELAÇÃO DO DIÂMETO DO FURO COM A SEÇÃO DA GALERIA/TÚNEL

E O PORTE DO EQUIPAMENTO

RELAÇÃO ENTRE DIÂMETRO DO FURO E CUSTO

• Diâmetro de perfuração

• Custo

• Custo por t desmontada

• Custo por m perfurado

PROFUNDIDADE DOS FUROS

• A profundidade do furo determina a escolha do equipamento de perfuração.

• No caso de maiores profundidades (50 a 70 m ou mais) usa-se perfuração de fundo de furo, ao invés de martelo de superfície, já que o método de fundo de furo proporciona mais eficiência de transmissão energética e remoção dos cavacos de rocha a essa profundidade.

RETILINIDADE DOS FUROS

• A retilinidade de uma perfuração varia, dependendo do tipo e natureza da rocha, do diâmetro e da profundidade do furo, do método e das condições do equipamento utilizado, da experiência do operador.

• Na perfuração horizontal ou inclinada, o peso da coluna de perfuração pode concorrer para o desvio do furo. Ao perfurar furos profundos para detonação, o furo deve ser tão reto quanto possível para que os explosivos, sejam distribuídos corretamente, para se obter o resultado desejado

RETILINIDADE DOS FUROS

• Um problema particular causado por um furo com desvio é a possibilidade de encontrar-se com um outro já perfurado, causando a detonação de cargas por “simpatia”.

• A probabilidade do equipamento se prender é grande e a detonação não pode ser executada adequadamente.

• Além do desvio do furo propriamente dito, o alinhamento pode ser afetado pelo desalinhamento da lança e pelo cuidado durante o emboque do furo.

ESTABILIDADE DOS FUROS

• Outra necessidade em perfuração é que o furo permaneça “aberto” enquanto estiver sendo utilizado para carregamento de explosivos. Em certas condições, por exemplo, quando a perfuração é em material “solto” ou rocha (que tendem a desmoronar e tapar o furo), trona-se essencial estabilizar-se o furo com tubos ou mangueiras de revestimentos.

1 – erros de marcação e de alinhamento dos furos; 2 – erros direcional e de inclinação; 3 – erros de deflexão; 4 – erros de profundidade do furo e desvio; 5 – obstrução ou furos perdidos.

a) um erro direcional ocorrido em granito, b) deflexão causada por flexão gravitacional devido ao diâmetro de perfuração em furos inclinados. c) deflexão com ou sem furo piloto.

PERFURAÇÃO INCLINADA X VERTICAL

• Principais vantagens da perfuração inclinada– melhor fragmentação;diminuição dos problemas

de repé devido ao melhor aproveitamento das ondas de choque na parte crítica do furo (linha de greide, pé da bancada);

– maior lançamento;– permite maior malha;

Principais vantagens da perfuração inclinada

–permite redução da Razão de Carregamento que pode ser obtida pelo uso de explosivos de menor densidade

–maior estabilidade da face da bancada;–menor ultra arranque.

FUROS INCLINADOS REDUZEM O AFASTAMENTO E A SOBRESCAVAÇÃO

• FUROS INCLINADOS REDUZEM O AFASTAMENTO E A SOBRESCAVAÇÃO

FUROS INCLINADOS LANÇAM MAIS

PRINCIPAIS DESVANTAGENS DA PERFURAÇÃO INCLINADA

• menor produtividade da perfuratriz;• maior desgaste de brocas, hastes e

estabilizadores;• maior custo de perfuração;• maior comprimento de furo para uma

determinada altura da bancada;• maior risco de ultra-lançamentos dos

fragmentos rochosos.

Lubrificador de linha

• Dispositivo no qual o óleo é adicionado ao ar comprimido. É um pequeno reservatório atravessado pelo ar comprimido;

Dispositivo de lubrificação

Características do lubrificante

• Resistência à água; • Viscosidade correta;• Uniformidade;• Não-tóxico;

LIMPEZA DOS FUROS

• SISTEMA QUE TEM POR FINALIDADE APRESENTAR À COROA UMA NOVA SUPERFÍCIE DE ROCHA LIMPA ATRAVÉS DA REMOÇÃO CONTÍNUA, DO INTERIOR DO FURO, DA ROCHA FRAGMENTADA (CAVACOS).

• NORMALMENTE, OS AGENTES DE LIMPEZA MAIS COMUNS SÃO:– AR: Normalmente empregado em perfuração a céu

aberto;

LIMPEZA DOS FUROS

– ÁGUA: Normalmente empregada em perfuração subterrânea ou em locais com restrições ambientais;

– ESPUMA: Normalmente empregada com o ar em rochas muito fraturadas/decompostas, facilitando a remoção dos fragmentos além de estabilizar as paredes do furo.

LIMPEZA DOS FUROS

• IMPORTANTE:– Baixa pressão/volume do agente de

limpeza ocasiona:

• baixa taxa de penetração;• maior risco de prender os acessórios;• maior desgaste das coroas.

Manutenção

• Verificação da bucha de rotação

Pistão com desgaste excessivo

Pistão quebrado

Porca do mandril

Nova usada

FURO

AFASTAMENTO

ESPA

ÇAMEN

TO

MARCAÇÃO DA ÁREA A SER PERFURADA

FURO

FURO

FUROFURO

FURO

FURO

FURO

FURO

FURO

IDENTIFICAÇÃO DOS FUROS

INCLINAÇÃO DA PERFURATRIZ - 20º

INCLINAÇÃO DA PERFURATRIZ - 20º

COMPRESSOR

HASTELUVA

GRAXA GRAFITADA

BIT DE PERFURAÇÃO

MUDANÇA DE HASTE

MUDANÇA DE HASTE

FURO

• Determinação do diâmetro do furo:• É determinado pelas propriedades da rocha, pelo grau de

fragmentação requerida e pelo custo relativo de perfuração por tonelada para cada tamanho de broca ( bit) onde o maciço é difícil fragmentar . Furos de diâmetro menor tem a vantagem de melhor distribuição de energia dos explosivos através da massa da rocha a ser detonada . Quando o diâmetro é aumentado e o fator de energia permanece constante, uma configuração de perfuração maior proporciona uma fragmentação mais grossa.

PROTEÇÃO DO FURO

COBERTURA DO FURO

• USO DO EPI• CAPACETE

• LUVAS• MÁSCARA • BOTINA

• BOTA DE BORRACHA• CAPA DE CHUVA

• ABAFADOR DE RUÍDO• ÓCULOS DE PROTEÇÃO

• CINTO DE SEGURANÇA COM TRAVA QUEDA

Espoletas simples Espoleta elétrica de retardo

Cordel detonante

Espoletas simples ( retardos de cordel )

Retardo bidirecional não elétrico para cordel detonante

Retardo não elétrico para cordel detonante

• Acessórios de explosivos: são acessórios de detonação que acionados pelo estopim iniciam a carga explosiva, isoladamente constituída por um estojo de alumínio , com cargas de explosivos primários e espaço adequado para o alongamento do estopim.

• O bom funcionamento da espoleta simples depende muito da perfeição com que se executa o seu acoplamento ao estopim.

• Recomendações gerais para transporte de explosivos:• Os explosivos devem ser transportados em veículos,

com placas identificando o material transportado bem visível, e com carros fazendo sua escolta até o local da operação, normalmente utilizam-se dois veículos batedores, um na frente do veiculo com os explosivos e o outro na retaguarda mantendo espaço seguro entre os demais.

EXPLOSIVO

CARREGANDO

ESCORVA

• Fatores que influenciarão a determinação de parâmetros a derem adotados em desmonte por explosivos:– Tipo de material a ser escovado;– Equipamento de furação; – Volume de rocha necessário e sua distribuição ao longo do

tempo (produção mensal/semanal/diária); – Porte dos equipamentos de carga; – Dimensões do britador primário; – Restrições oriundas as interferência com o entorno das

escavações (ruídos, vibrações do terreno etc.).

TAMPONAMENTO

TAMPONAMENTO

RETARDO

FOGO AMARRADO

ESTOPIM

• MANUSEIO E TRANSPORTE • SOMENTE DO PESSOAL AUTORIZADO

• NÃO É PERMITIDO A PRESENÇA DE PESSOAS DURANTE O CARREGAMENTO• USO DE SINAL SONORO• ISOLAMENTO DA ÁREA

• IDENTIFICAÇÃO DO VEÍCULO

ISOLAMENTO DA ÁREA

BLOCOS

ROMPEDOR

MATERIAL DESMONTADO

CARREGAMENTO

TRANSPORTE

Seleção de Equipamentos

• O principal objetivo na seleção de equipamentos é o de assegurar, na medida do possível, que a mina seja provida de recursos para capacitá-la a fornecer minério da melhor qualidade, a um baixo custo por tonelada, para a usina de tratamento por um longo e contínuo período.

• Ter um bom dimensionamento de frota significa estimar a frota de equipamentos para o cumprimento de metas de produção, pois o objetivo principal é atingir as movimentações planejadas no plano de lavra, seja de minério ou estéril.

• Para realizar o plano de aquisições é preciso ter informação consistente sobre os equipamentos atuais e dos equipamentos a serem adquiridos, como:– taxas de desempenho, – preço de aquisição, – e o custo do ciclo de vida.

• A seleção de equipamentos de mineração é um dos fatores de primordial importância nas etapas de transformação da lavra de um bem mineral numa operação econômica.

• Deste modo, a seleção dos equipamentos deve ser tratada com muito cuidado, visto que decisões incorretas nesta etapa podem prejudicar muitas ou todas as vantagens de um cuidadoso projeto e planejamento da ótima geometria do pit e estabilidade dos taludes.

De um modo geral, o processo de seleção pode ser dividido nos seguintes estágios :

• Tipo de equipamento exigido;• Tamanho e/ ou número de equipamentos;• Tipo específico do equipamento;• Especificações dos equipamentos

( desempenho, manutenção)• Seleção dos fabricantes ou fornecedores

Requerimento Geral

• Para se chegar a conclusão da 1ª etapa na seleção de equipamentos de lavra, um grande número de informações sobre a jazida, o esboço do pit e operações devem ser conhecidas.

• Com relação ao corpo do minério e usina de tratamento, faz-se necessário conhecer o tipo de processo utilizado, a massa de minério a ser tratada por dia, por hora, o grau de controle de qualidade requerido para a alimentação da usina.

Os fatores que dizem respeito ao minério e precisam ser conhecidos são:

• A taxa alimentação de minério, requerida e permitida, pela usina, por carregamento individual, por hora, por turno, por dia etc.;

• A blendagem requerida para controle do teor do minério ou balanço dos constituintes do mesmo;

Os fatores que dizem respeito ao minério e precisam ser conhecidos são:

• Tipo de segregação requerida para evitar misturas indesejáveis;

• A rota e a distância percorrida pelo minério;• A diferença de cota entre o ponto de

carregamento e o ponto de descarga do minério

No caso do estéril o problema é de certo modo mais simples, entretanto deve-se

saber:• A relação estéril/minério;• A forma como o estéril ocorre no jazimento,

se externo ou sobre o corpo, se intercalado etc.

• Deve-se conhecer, ainda, a natureza física do minério e estéril, tais como, densidade in situ e empolada, compactibilidade, umidade, dureza, abrasividade, grau de fragmentação, resistência à compressão etc.

Qual o número ideal de cada tipo de equipamento ?

• Como exemplo, o seguinte pode ser sugerido como considerações preliminares no esforço de minimizar a quantidade de equipamentos:– Uma perfuratriz para cada escavadeira;– Uma escavadeira para cada tipo de material, isto

é, uma para minério e outra para estéril;– Três ou quatro caminhões para cada escavadeira.

Qual o número ideal de cada tipo de equipamento ?

• Entretanto, existem numerosos fatores a serem considerados em cada caso, como por exemplo :– É possível reduzir o número de perfuratrizes se um

máquina de capacidade suficientemente alta e de alta mobilidade é adotada;

– Mais carregadeiras podem ser necessárias, se é exigido blendagem ou segregação;

– O número de caminhões é usualmente ditado pela distância de transporte, e, idealmente, nem deve um caminhão esperar para ser carregado, nem deve uma escavadeira esperar por um caminhão vazio.

A solução final tomando-se em conta todos os fatores econômicos será baseada então no

balanço dos seguintes fatores:• investimentos;• adaptabilidade técnica;• considerações de manutenção e reparos;• aprovação dos fabricantes ou fornecedores; • valor atual

Carregamento

• Diversos equipamentos desempenham esta função. Abaixo são listados alguns equipamentos bem como os critérios ou fatores que influem na escolha de um em relação aos outros.

Como vantagens das correias transportadoras, pode-se citar :

• Excelente para relevos acentuados e longa distância;

• Alta capacidade;• Requer pouca supervisão e manutenção;• Baixo custo por tonelada transportada; • Fácil operação

As desvantagens do sistema de transporte por correias são:

• Alto custo inicial;• Sistema permanente ou semi-permanente;• Granulometria do material limitada a finos ou

rocha britada

O sistema de transporte por trens apresenta as seguintes vantagens:

• Baixo custo de transporte onde exigências de produção e volumes justificam sua instalação;

• Alta capacidade;• Carregamento simples por escavadeiras e bucket

wheels;• Transbordamento mínimo de material;• Mínima manutenção;• Podem ser controlados por controle remoto; • Controle de tráfego simples.

O sistema de transporte por trens apresenta as seguintes desvantagens :

• Investimento inicial alto;• Limitadas a longas estradas, planas com

inclinação máxima de 3%;• Inflexibilidade do sistema;• Necessidade de dispositivos especiais de

descarregamento;• Não apropriado para transporte de estéril,

devido a dificuldade de espalhamento deste.

Carregamento

• Tendências da mineração atual:– Uso de unidades de carregamento e transporte de

grande porte– Uso de técnicas melhoradas de desmonte de

rochas– Uso intenso de programas na produção e na

manutenção

Critérios para seleção do equipamento de carregamento

• Anteprojeto de lavra• Altura das bancadas• Alternativas de equipamentos diferentes:

– Investimentos necessários– Custos operacionais

• Análise econômica das diferentes alternativas:– valor atual dos desembolsos que serão feitos

durante a vida útil da mina

Cuidados para otimizar o carregamento

• Dimensionamento correto da caçamba• Condições das bancadas, incluindo a altura

correta para o equipamento de carregamento• Boa fragmentação: possibilidade de trabalhar

com ciclos e cargas constantes• Praça em boas condições de trabalho

Equipamentos de carregamento de minério

• Escavadeiras a cabo shovel• Escavadeiras hidráulicas shovel• Escavadeiras de rodas ou bucket weel• Draglines• Carregadeiras sobre rodas ou esteira• Retro-escavadeiras hidráulicas• Motoscrapers• Dragas mecânicas e hidráulicas

Carregamento

• Tendências da mineração atual:– Uso de unidades de carregamento e transporte de

grande porte– Uso de técnicas melhoradas de desmonte de

rochas– Aplicacao mais intensa de programas

computadorizados no controle da producao e manutencao

Critérios para seleção do equipamento de carregamento

• Anteprojeto da lavra• Altura das bancadas• Investimentos• Custos operacionais• Analise econômica das diferentes alternativas

Escavadeira a cabo shovel

• Custo baixo por tonelada carregada• Robustez elevada• Vida útil longa• Trabalha com segurança em bancadas altas• Carrega varias unidades de transporte• Mobilidade baixa• Preço de compra elevado

Carregadeiras de rodas

• Fator de enchimento da caçamba alto• Ciclos rápidos• Mobilidade alta• Útil na operação de blendagem• Preço de compra baixo• Robustez baixa• Custo operacional alto• Vida útil curta

Draglines

• Custo baixo por tonelada carregada• Robustez elevada• Vida útil longa• Trabalha com segurança em áreas alagadas e

aluviões• Trabalha com segurança em retaludamento de

bancadas • Mobilidade baixa• Preço de compra elevado

Retro-Escavadeiras Hidráulicas

• Ciclo rápido• Flexibilidade grande no carregamento• Trabalha em solos de sustentação baixa• Precisão de corte• Robustez média• Custo operacional médio• Mobilidade baixa

Motoscrapes

• Fator de enchimento da caçamba alto• Ciclos rápidos• Mobilidade alta• Versatilidade alta: corta, carrega e transporta• Adequados para materiais macios. Os matacões

devem ser separados por trator• Robustez baixa• Custo operacional alto• Vida útil curta

Cuidados para otimizar o carregamento

• Dimensionamento correto da caçamba• Condições das bancadas, incluindo a altura

correta para o equipamento de carregamento• Boa fragmentação: possibilidade de trabalhar

com ciclos e cargas constantes• Praça em boas condições de trabalho• Limpeza da praça com trator de rodas e não

com carregadeira

Compatibilidade entre o carregamento e o transporte

• A largura da caçamba da carregadeira/ escavadeira deve ser proporcional ao comprimento da caçamba do caminhão

• Capacidade de alcance da carregadeira/ escavadeira • A caçamba do caminhão deve ser completada com

passadas cheias• Habilidade e experiência do operador • O ângulo de posicionamento do caminhão em

relação a carregadeira/escavadeira.

Transporte

• Representa cerca de 40% do custo de lavra

• É fundamental uma boa conservação das estradas e acessos

Transporte

• Uso de equipamentos adequados à distância a ser percorrida:

– Distância curta: até 3 km

– Distância média: entre 3 e 15 km

– Distância longa: acima de 15 km

Critérios para seleção do equipamento de transporte

• Anteprojeto de lavra

• Equipamento de carregamento

• Alternativas de equipamentos diferentes:– Investimentos necessários– Custos operacionais– Análise econômica das diferentes alternativas:

valor atual dos desembolsos que serão feitos durante a vida útil da mina.

Cuidados para otimizar o transporte

• Estradas

• Rampas

• Curvas

• Poeiras

Estradas

• Devem ser adequadas ao tamanho dos caminhões e ao volume de tráfego

• Devem ter de 3 a 3,5 vezes a largura do veículo mais largo que irá transitar

• Devem ser bem compactadas, sem detritos e com boa drenagem

Rampas

• Devem ter inclinação tal que minimize o número de mudanças de marchas durante o percurso

• A inclinação máxima é fornecida pelo fabricante

Curvas

• Largas e com boa visibilidade

• Devem ter super-elevação para minimizar os efeitos da transferência de peso. Este movimento causa esforço acentuado na parede lateral do pneu, com possibilidade de saída do veículo pela lateral da estrada

• A super-elevação das curvas deve combinar com a velocidade prevista para o percurso

Poeiras

• Condições de poeira intensa na praça e nas estradas afeta a produção, manutenção e segurança da operação

• Deve ser usado o “caminhão pipa” como ferramenta de apoio das mais importantes no transporte, sem lançar água em excesso

Equipamentos importantes de transporte de minério

• Caminhões fora-de-estrada• Correias transportadoras• Teleféricos• Trens• Minerodutos• Navios

Caminhões Fora de Estrada

• Flexibilidade grande;• Possibilidade de ciclos rápidos;• Vida útil médio;• Investimento inicial alto;• Distância curta;• Manutenção elevada.

Correias Transportadoras

• Larga escala de transporte;• Custo baixo por tonelada transportada;• Vida útil longa• Manutenção média;• Investimento inicial alto;• Flexibilidade baixa;• Distância curta a média.

Teleféricos

• Indicados a regiões de topografia desfavoravel• Escala media a alta de transporte• Vida útil longa• Custo médio a alto por toneladas transportada• Distância media• Manutenção alta• Investimento inicial alto• Flexibilidade baixa

Trens

• Larga escala de transporte• Longa distancia• Custo baixo por toneladas transportada• Vida útil longa• Manutenção baixa• Investimento inicial alto• Flexibilidade baixa

Navios

• Larga escala de transporte• Longa distância• Custo baixo por tonelada transportada• Vida útil longa

Coeficiente de empolamento

Este fator é definido pela relação entre as massas específicas do material no estado solto em relação ao material natural.

11 N

S

11 N

S

11 n

s

11 n

s

Coeficiente de empolamento

Pela definição de massa específica temos:

ss V

m

ss V

m

nn V

m

s

n

n

s

V

V

V

mV

m

111 n

s

Coeficiente de empolamentoComo a terraplanagem é paga pelo volume medido no corte, portanto com a

massa específica natural, convém sempre referir-se o volume a seu estado natural ou seja de corte.

s

n

V

V1

s

n

V

V1

s

n

V

V1

s

n

V

V1

s

n

V

V1 sn VV .1

sc VV .1

sc VV .1

Infra-estrutura de Vias Terrestre Marcela Paula Grobério

MATERIALKg/m3

(CORTE)

Empolamento(multiplicar)

Fator de conversão(peso)

Kg/m3

(SOLTO)

Argila 1720 1,4 0,72 1140

Argila c/ pedregulho, seca 1780 1,4 0,72 1300

Argila c/ pedregulho, molhada 2200 1,4 9,72 1580

Carvão – antracítico 1450 1,35 0,74 1070

Carvão – betuminoso 1280 1,35 0,74 950

Terra comum, seca 1550 1,25 0,8 1250

Terra comum, molhada 2000 1,25 0.8 1600

Pedregulho(1-5 cm), molhado 2000 1,12 0,89 1780

Pedregulho(1-5 cm), seco 1840 1,12 0,89 1640

Hematita 3180 1,18 0,85 2700

Magnetita 3280 1,18 0,85 2780

Calcáreo 2620 1,67 0,6 1570

Areia seca, solta 1780 1,12 0,89 1580

Areia molhada, compacta 2100 1,12 0,89 1870

Arenito 2410 1,54 0,65 1570

Escória de fundição 1600 1,23 0,81 1300

CARACTERÍSTICAS APROXIMADAS DE ALGUNS MATERIAIS:

Conceitos Importantes

• Relação da Redução: é o quociente entre os tamanhos máximos da alimentação e do produto, de uma operação de cominuição;

• Escalpe: é a eliminação de finos antes de uma operação de britagem;

• Top-size: tamanho máximo da partícula para alimentar o britador;

• Gape: é a abertura da boca do britador;

Conceitos Importantes• Anisotropia: condição do mineral que tem diferentes propriedades em diferentes direções;

• Isotropia: condição do mineral que tem as mesmas propriedades em todas as direções;

• Grau de liberação: resultante da relação do somatório percentual das partículas livres por partículas livres mais mistas;

• Liberação: é a constatação se um grão do mineral-minério ou fragmentos valiosos se encontram totalmente livres dos seus minerais de ganga;

Cominuição

• Cominuição é o conjunto de operações de redução de tamanhos de partículas minerais, executado de maneira controlada.

• A cominuição busca: a produção de partículas em tamanhos pré requeridos, liberação dos minerais úteis passíveis de concentração e incrementação da superfície específica.

Cominuição

• As operações de cominuição são a britagem e a moagem.

• Nos processos de britagem, as partículas grosseiras sofrem a ação de forças de compressão ou de impacto. Os processos de moagem se restringem às frações mais finas e utilizam mecanismos de abrasão e arrendondamento.

Circuito “Clássico” de Cominuição

Fragmentação

• A operação de fragmentação compreende diversos estágios que se aplicam ao minério, desde a mina, até sua adequação ao processo industrial subseqüente.

Mecanismos de fragmentação

• Os principais mecanismos da fragmentação que aparecem nos maquinários em uso são:

• Abrasão: Nesse processo a força aplicada sobre a rocha é menor que sua resistência (F<R). Assim, sua fragmentação ocorre por atrito gerando alto consumo de energia, alta produção de superfinos e alto consumo das superfícies de fragmentação.

Mecanismos de fragmentação• Compressão: A fratura ocorre quando a força é aplicada

lentamente, de tal forma que, quando a partícula se quebra, o esforço é aliviado. A força aplicada é pouco maior que a resistência (F > R); apresenta como resultado partículas de grande diâmetro.

• Impacto: Resultado do choque provocado pela queda dos corpos moedores; a fratura ocorre quando a força é aplicada de forma rápida e em intensidade muito maior à resistência das partículas (F >>> R). Resulta em uma distribuição granulométrica de partículas finas. Este processo é mais eficiente, porém causa alto desgaste nas peças de fragmentação.

Mecanismos de fragmentação

Abrasão (atrito)

F < R

Alto consumo de energia

Compressão

F > R

Não geram finos,Comum em britadores

Impacto

F >>> R

Baixo consumo de energia

Britagem• O termo britagem se aplica quando a redução de

tamanho envolvida visa a obtenção de produtos com granulometria superior a 10 milímetros.

• A britagem se desenvolve em estágios subseqüentes denominados britagem primária, secundária, terciária e eventualmente quaternária.

• Em cada estágio obtém-se uma determinada relação de redução, definida pelo quociente da dimensão da alimentação pela dimensão do produto.

Tipos de Circuito

• Aberto: Sem retorno para o sistema. Há simples separação.

• Fechado: Permite o retorno do material com granulometria indesejada para ser novamente britado.

Britagem Primária

• Os britadores empregados são os de grande porte e sempre operam em circuito aberto. Apresenta uma razão de redução em torno de 8:1.

Britador de Mandíbula• É o equipamento utilizado para efetuar a britagem primária

em blocos de elevadas dimensões/ dureza e com grandes variações de tamanho na alimentação.

• Os britadores de mandíbula são classificados em dois tipos, de um eixo e de dois eixos. Nos britadores de dois eixos, a mandíbula móvel tem movimento pendular, enquanto que os de um eixo tem movimento elíptico. Os britadores de dois eixos são indicados para materiais mais abrasivos e de difícil fragmentação, porém apresentam um custo cerca de 50% mais elevado que o de um eixo

Britador de Mandíbula

Britador de Mandíbula

Britador de Mandíbula

Britador de Mandíbula

Britador de Mandíbula

Britador de Mandíbula

Britador Giratório• É o equipamento de britagem primária utilizado

quando existe uma grande quantidade de material a ser fragmentado, sendo mais operacional do que o britador de maníbula, pois pode ser carregado por qualquer lado, indistintamente, além de permitir uma pequena armazenagem no seu topo.

• O princípio de funcionamento do britador giratório consta de movimento de aproximação e distanciamento do cone central em relação à carcaça.

Britador Giratório

Britador Giratório

Britador Giratório

Britador Giratório

Britador de impacto

• A fragmentação é feita por impacto ao invés de compressão. A desvantagem desse equipamento é que apresenta elevado custo de manutenção e grande desgaste. Estes equipamentos são escolhidos para britagem primária, onde se deseja uma alta razão de redução e alta percentagens de finos.

Britador de impacto

Britador de impacto

Britador de rolo dentado• Consiste basicamente de um rolo dentado móvel e

uma carcaça fixa. O movimento giratório do rolo provoca a compressão e cisalhamento do material entre os dentes e a placa fixada à câmera.

• Tem emprego limitado devido ao grande desgaste dos dentes, por ser sensível a abrasão.

• É aconselhável sua aplicação para rochas de fácil fragmentação. Possui alta tolerância a umidade, sendo na britagem primária o equipamento que produz menos finos.

Britador de rolo dentado

Britagem Secundária

• Entende-se por britagem secundária, de forma geral, todas as gerações de britagem subseqüentes à primária.

• Os britadores giratórios, mandíbulas e martelos são semelhantes àqueles empregados na britagem primária apenas tendo dimensões menores.

Britador cônico

• Possui o mesmo princípio de operação do britador giratório. A abertura de saída é controlada através de um abaixamento ou elevação do cone.

Esquema do Movimento do britador Cônico

Britador cônico

Britador cônico

Britador cônico

Britador cônico

Britador de rolos

• Este equipamento consta de dois rolos de aço girando à mesma velocidade, em sentidos contrário, guardando entre si uma distância definida. São destinados a materiais friáveis ou de fácil fragmentação.

• Este tipo de britador possui forte limitação quanto a granulometria da alimentação, pois a mesma é limitada pela distância fixada entre os rolos e os diâmetros dos mesmos.

Britador de rolos

Britagem Terciária

• Os equipamentos em geral utilizados são os britadores cônicos, cuja granulometria máxima do produto obtido está compreendido na faixa de 25 a 3 mm, com uma razão de redução de 4:1 ou 6:1.

Britagem Móvel

• Grupos Moveis são realizados para a Britagem e selecção de qualquer tipo de material mesmo os particularmente duros e abrasivos. Grupos que permitem reduzir os custos de produção visto serem Moveis o que permite serem alimentados directamente no local de extracção e se poderem deslocar facilmente ao longo da linha de extração.

Britagem Móvel

Britagem Móvel

Britagem Móvel

Britagem Móvel

Britagem Móvel

Britagem Móvel

Britagem Móvel

Britagem Móvel

Circuito Fechado

Abertura de Britadores• Os fabricantes de britadores fornecem informações sobre o

movimento de queixo de mandíbulas ou sobre a excentricidade do cone dos britadores da família dos giratórios:

• Abertura na posição aberta (APA) = abertura na posição fechada (APF) + movimento de queixo.

• Abertura na posição aberta (APA) = abertura na posição fechada (APF) + excêntrico.