CONTROLE DO MATERIAL PARTICULADO NOS ACESSOS DE MINA À CÉU ABERTO

Sousa, Wendel Rodrigues

Graduando – Faculdade de Engenharia de Minas e Meio Ambiente – FEMMA/UFPA

Wendel.sousa@maraba.ufpa.br

Cunha, Pedro Vitor Pastana

Graduando – Faculdade de Engenharia de Minas e Meio Ambiente – FEMMA/UFPA

Paiva, Reginaldo Sabóia

Professor Associado da Faculdade de Engenharia de Minas e Meio Ambiente - FEMMA/UFPA

RESUMO

A busca por melhores condições ambientais e de trabalho, impulsiona as empresas a melhorarem padrões de controle de particulados. Neste trabalho foram abordados estudos efetuados das formas de controle da poluição do ar das Minas do Complexo Sossego com o objetivo de se analisar a aplicação do cloreto de cálcio como alternativa de supressão de material particulado nos acessos desta mina em função de seu potencial estabilizador, concluindo que este atua na floculação das partículas de poeira e mantém os acessos, onde foi aplicado, úmidos por um longo período de tempo. Foram efetuadas análises de campo na referida mina a respeito da poluição atmosférica provocada pelo material particulado: O controle de poeira na mina e avaliação dos resultados obtidos.

Palavras – chave: Poeira; particulado; floculação; cloreto.

ABSTRACT

The search for better work and environmental conditions moves companies to improve standards for particles control. This work approaches studies realized on the main sources of pollution as well as the current ways of controlling the air pollution in the mine accesses in the complex of Sossego, in order to analyze the current methods of suppressing the particle material in the access of such mines, focusing the application of calcium chloride which has been more and more used, for the reason that it has a high stabilizing potential, acting on the flocculation of dust particles and keeping the accesses where it has been applied wet for a long period.

Key words: Dust; chloride, suppression; atmosphere

INTRODUÇÃO

As variadas atividades de processamento mineral e exploração, produzem grandes quantidades de partículas finas. É sabido que todo e qualquer ambiente de trabalho contaminado com poeiras (aerodispersóides) representa um sério problema à saúde dos trabalhadores que transitam naquele local.

Os problemas ambientais da mineração envolvem tanto o meio interno quanto o externo. Os internos são de responsabilidade da higiene e segurança do trabalho, enquanto os externos das avaliações de impactos ambientais.

No Brasil, a atividade mineira segue regulamentações estabelecidas de nível federal, estadual e municipal a respeito de procedimentos obrigatórios relacionados à medicina e segurança no trabalho (Normas Regulamentadoras – NR’s) e ao aproveitamento racional das jazidas, levando em consideração as condições técnicas de operação, segurança e preservação ambiental (Normas Regulamentadoras da Mineração – NRM). A NR 22 define normas sobre Segurança e Medicina do Trabalho em minas, determinando métodos e locais de trabalho que proporcionem condições satisfatórias de Segurança e Medicina do Trabalho aos empregados de uma determinada empresa. A NR 15 é a Norma que trata de atividades e operações insalubres, onde, em seus anexos são apontados os limites de tolerância (LT) a agentes agressivos como: ruídos, radiações, calor, frio, pressões, poeiras minerais, umidade, agentes químicos entre outros. A NRM 09 regulamenta a Prevenção contra Poeiras Minerais.

É importante estudar métodos de controle de material particulado nos acessos de minas a céu aberto com objetivos de aplicá-los efetivamente em casos reais e avaliar, tecnicamente, os possíveis resultados, identificar a fonte poluidora, promover a avaliação dos impactos ambientais e sobre a saúde dos trabalhadores, melhorias na visibilidade nos acessos, produtos utilizados, avaliação do solo e proposta de uma estratégia de controle do material particulado, bem como, um plano de viabilidade de utilização de um novo produto. Uma vez definido os objetivos, é possível se fazer uma análise da eficácia dos métodos utilizados, como também propor novos meios para minimizar a poluição atmosférica nos acessos.

MATERIAL PARTICULADO

Segundo Almeida, I. T. (1999) [1]. O material particulado é formado por substâncias sólidas ou líquidas emitidas tanto por fontes naturais quanto antropogênicas ou formadas na atmosfera e que, quando dispersos no ar formam os chamados aerossóis (solução coloidal em que a fase dispersora é gasosa e a fase dispersa é sólida ou líquida). Quando emitidos diretamente por essas fontes, são formadas partículas primárias e quando resultam da

interação de compostos preexistentes na atmosfera, partículas secundárias. Essas partículas variam consideravelmente de tamanho, morfologia, composição química e propriedades físicas.

POLUIÇÃO DO AR NA MINERAÇÃO

ASSUNÇÃO, J. V. (1998) [2] a expansão das áreas na minas, principalmente a céu aberto, processos produtivos com máquinas de grande porte tanto no transporte quanto no beneficiamento do material lavrado, são alguns dos fatores que determinam mudanças significativas na qualidade do ar atmosférico nessas áreas. A quantidade de pó lançado por estas atividades depende diretamente das características físicas e do modo como este está sendo manuseado e controlado.

Segundo TANNO,Luiz Carlos et.al. (2003) [3] os particulados são produzidos a partir da desagregação mecânica, detonação, perfuração, desmonte, escavação, carregamento, transporte e descarga de rochas, bem como por ação do vento nos processos de desmonte e de cominuição.

Figura 1. Desmonte de rocha. Fonte: Vale. (2008)

Figura 2: Perfuração de rocha. Fonte: Vale. (2008)

Figura 3: Pós desmonte de rocha. Fonte: Vale (2008)

De acordo com a MSHA – Mine Safety & Health Administration (1983) [4], pó são sólidos diminutos, dispersas no ar onde podem permanecer no seu estado original sem sofrer qualquer mudança física ou química. De acordo com a sua origem, essas partículas podem ser orgânicas ou inorgânicas. As inorgânicas vêm dos minerais como rochas e solo, como a sílica, o asbesto e o carvão. Entretanto, as orgânicas têm origem nos vegetais de modo geral e nos animais e contém grande quantidade de sustâncias algumas tóxicas e com a presença micróbios. Uma característica importante dessas partículas é a rápida sedimentação, fazendo com que as consequências ambientais estejam restritas geralmente

ao ambiente de trabalho e as regiões próximas ao empreendimento mineiro, uma vez que a capacidade de dispersão vai depender da densidade, rugosidade da superfície e condições meteorológicas locais.

O tamanho da partícula durante sua produção é o principal fator determinante para o comportamento, onde partículas maiores (grosso, com diâmetro maior que 2,5 μm) ficam retidas próximas a fonte geradora enquanto que outras, os particulados finos (com diâmetro menor que 2,5 μm), permanecem indefinidamente.

O potencial poluidor do pó constitui grande perigo a saúde humana, além de aumentar os gastos com equipamentos e manutenção dos mesmos. A busca por novas tecnologias para se diminuir os problemas relacionados ao pó tem sido intenso.

TIPOS DE PÓ

Segundo BRAILE, V.V., et. al. (1979) [5] definir o tamanho de uma partícula é uma tarefa complexa. Frequêntemente são definidas apenas aquelas partículas pertencentes a uma faixa de tamanho que pode ser medida ou calculada. Por essa razão, existem inúmeras definições para o tamanho de partículas que dependem da técnica de medição ou do uso para o qual o parâmetro é atribuído. O pó pode ser classificado de acordo com a sua toxidade, tamanho e ponto de vista da higiene ocupacional.

De acordo com a toxidade, o pó pode ser classificado como fibrogênico e pó inerte, sendo que o primeiro é biologicamente tóxico e, se retido nos pulmões, pode causar lesões prejudicando o seu funcionamento, enquanto que o segundo, contendo menos de 1% de sílica livre, não produz muitos danos aos pulmões, porém se em grandes concentrações no local de trabalho pode reduzir a visibilidade, causar danos a pele e a membrana dos olhos.

Estudos da distribuição granulométrica de partículas em suspensão são de grande interesse devido aos efeitos adversos a saúde provocados por essas partículas em certas faixas de tamanho. Do ponto de vista da higiene ocupacional, o pó é classificado através de tamanho em três categorias principais:

Pó respirável;

Pó irrespirável;

Pó total.

PÓ RESPIRÁVEL

Segundo BRAILE, V.V., et. al. (1979) [6] formado por partículas ditas “menores” (com aproximadamente 10 μm ou menores) que quando inaladas podem chegar até o sistema respiratório inferior, alcançando assim os alvéolos pulmonares.

De acordo com a NR 15, o limite de tolerância para poeira respirável, expresso em mg/m3, é dado pela seguinte fórmula:

L.T.= 8/Q+2 (mg/m3)

Onde:

L.T.: Limite de Tolerância

Q: % somente de quartzo

Tanto a concentração como a percentagem do quartzo, para a aplicação deste limite, devem ser determinadas a partir da porção que passa por um seletor com as características da Tabela 1.

Tabela 1: Limites de quartzo que passa por um seletor. Fonte: Dust Control Handbook for Minerals Processing. (1998)

Diâmetro aerodinâmico (µm)

(esfera de densidade unitária)

% de passagem pelo

seletor

Menor ou igual a 2 90

2,5 75

3,5 50

5,0 25

10,0 0 (zero)

PÓ IRRESPIRÁVEL

Segundo BRAILE, V.V., et. al. (1979) [7] Neste tipo se enquadra aquele formado por partículas “muito grandes” (aproximadamente 15 μm ou maiores) que quando inaladas, não

ultrapassam as vias respiratórias superiores, sendo removidas no nariz e garganta, não alcançando, portanto os pulmões.

PÓ TOTAL

Segundo BRAILE, V.V., et. al. (1979) [8] este abrange todas as partículas em suspensão, independente do tamanho ou composição.

EMISSÕES DE PROCESSAMENTO

Segundo ALGRANTI, E. (1995) [9] têm início com o descarregamento da matéria-prima dos caminhões basculantes no alimentador do britador primário, seqüenciando-se nas operações de britagem, transferência (em geral através de correias sem coberturas) e peneiramento.

Figura 4: Descarregamento dos caminhões basculantes no britador. Fonte: Vale. (2008)

EMISSÕES FUGITIVAS

Segundo ALGRANTI, E. (1995) [10] provenientes das operações não fixas são de mais difícil solução, pela natureza das operações geradoras, e representam uma contribuição significativa em termos de poeira total gerada numa mina.

As partículas em suspensão são extremamente finas, de grande dispersão, podendo ser carregadas a longas distâncias. Têm grande poder de penetração do sistema respiratório, podendo atingir até os alvéolos, o que as torna altamente prejudiciais à saúde. Para que haja penetração de partículas no trato respiratório é necessário que o diâmetro das partículas seja inferior a 10 μm, denominando-se como “fração respirável”.

A poluição do ar por partículas pode provocar alterações no sistema respiratório, que terão seu grau de intensidade determinado pelo tamanho e natureza das partículas, quantidade inalada e tempo de exposição. Estas alterações podem ser permanentes ou temporárias, dependendo dos fatores acima expostos, além da susceptibilidade individual. As características de clivagem, a morfologia e as propriedades de superfície da sílica podem influenciar na sua ação sobre o sistema respiratório.

MÉTODOS DE CONTROLE DA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA NA MINERAÇÃO

Segundo ASSUNÇÂO, J. V. (1990) [11] a definição dos métodos de controle da poluição do ar na mineração está baseada num levantamento prévio do tipo de poluente, na caracterização da fonte poluidora, e dos possíveis impactos provocados no meio ambiente próximo pelos poluentes atmosféricos. Faz-se desta forma um diagnóstico ambiental na área do empreendimento e nas regiões próximas. Feito isso, pode-se definir quais devem ser as medidas antipoluentes desejadas e as que apresentam maior eficiência para a resolução do problema.

Geralmente, água e cobertura vegetal são as formas mais antigas de controle de poeira e que são empregadas até os dias de hoje. Infelizmente, estes métodos tradicionais de controle de poeira apresentam limitações. A água evapora rapidamente, requerendo várias aplicações ao dia. Além disso, nem sempre a água é disponível, podendo ser mesmo de uso limitado em alguns lugares, especialmente em áreas de clima seco. A cobertura vegetal fornece excelente proteção contra erosão eólica, mas requer vários meses para se estabelecer, bem como requer a aplicação periódica de água, para o seu crescimento. Comercialmente disponíveis no mercado internacional, existem dezenas de produtos supressores de poeira. Eles variam de sais higroscópicos, fibras de madeira/mulches, sulfonato de lignina, emulsões asfálticas, polímeros etc.

Dentre as medidas antipoluidoras do ar atmosférico as mais usadas na mineração, podem-se citar:

Proteção natural e artificial;

Equipamentos despoluidores;

Instalações de cinturões vegetais;

Aspersão de água.

APLICAÇÃO DE CLORETO DE CÁLCIO EM ACESSOS

ALMEIDA,I. T. de. (1999) [12] São diversos os métodos para reduzir a emissão de material particulado em um projeto mineiro. Está, no entanto, cada vez mais aparente que os métodos tradicionais de redução de poeira usados são insuficientes para a redução de emissão de partículas poluentes a um nível que seja admissível tanto pela comunidade como pelos reguladores.

Em muitas minas a céu aberto, além de alguns tipos convencionais de contenção de poeira, como o revestimento dos acessos com brita e utilização de caminhões pipa, tem sido testada com grande eficiência a aplicação de um composto químico que funciona como um estabilizador, o cloreto de cálcio, que irá atuar na floculação das partículas de poeira e manter os acessos, onde foi aplicado, úmidos por um longo período de tempo.

Descrição técnica da substância

ALMEIDA,I. T. de. (1999) [13] cloreto de cálcio, também conhecido como sal de cálcio, é uma substância química formada por cálcio e cloro. É um sal que se apresenta no estado sólido à temperatura ambiente e comporta-se como um típico haleto iônico. Este é extremamente solúvel em água, reação esta que acaba gerando calor durante a dissolução.

Figura 5: Cloreto de cálcio em pó. Fonte: Alibaba.com (2010)

METODOLOGIA

Preparação da solução

Segundo ASSUNÇÂO, J. V. (1990) [14] Como se trata de um produto sólido, a dissolução do produto em água deve ser efetuada por agitação em um tanque adequado para uma melhor diluição do mesmo.

Partindo do pressuposto de que uma determinada mina ainda se encontra desprovida de um local adequado para a preparação do produto, esta etapa do processo pode ser executada diretamente nos caminhões pipa.

De forma genérica, a relação de dissolução do produto é a seguinte:

Cloreto de cálcio (kg) /água (m3) = 600 kg de cloreto/m3 de água;

Sabendo que cada embalagem do produto possui 25 kg de cloreto de cálcio, chega-se a conclusão de que serão necessários 24 sacos de 25 kg/ 1000L de água.

Densidade = 600kg/m3

Densidade = 0,6g/cm3

Para grandes aplicações recomenda-se preparar um caminhão pipa de 20000L parcialmente cheio de água (2/3 do volume ou 13000 L), onde deverá ser dissolvido 10000 kg (10 tons) de cloreto (400 sacos de 25kg) sob agitação e em seguida completar o volume total do mesmo. Assim se obtém um preparado 20000 L de solução concentrada do supressor com densidade aproximada de 1,30 g/cm3. Nesta concentração a duração do supressor de poeira será superior a 2 meses com total supressão da poeira.

A taxa de aplicação por m2 de estrada deverá ser sempre superior a 1,5 L/m2, ou seja, aplicar o supressor de poeira aspergindo bem toda a área (1,5 – 2,0 L/m2), fazendo-o penetrar no solo alguns centímetros, é o ponto critico para obter o resultado esperado.

No entanto, razão de dissolução do produto recomendada por alguns fornecedores é de 400 sacos de 25 kg para 20.000 litros de água, especificamente para a preparação no caminhão pipa. Entretanto, na aplicação nas minas do Complexo Sossego é utilizado um caminhão de 15 m3.

Para dissolução do produto é seguida a seguinte recomendação: enchendo-se o pipa com uma quantidade razoável de água e adicionando-se o cloreto. Posteriormente é completado o volume do caminhão pipa e em seguida o produto é então aplicado.

Durante análise experimental nos acessos das minas do Complexo Sossego, depois de umas poucas aplicações, verificou-se que a concentração do produto estava elevada e que a solução estava muito viscosa, o que poderia obstruir a saída da água na aplicação do produto, então decidiu-se diminuir a concentração que era de 300 sacos em 15m3 para 200 sacos. O produto foi testado com a diluição anterior e os resultados são mostrados a seguir.

Processo de aplicação nos acessos

O processo de aplicação do cloreto de cálcio está dividido em cinco etapas:

Etapa 1: Uma vez determinada a área alvo da aplicação, faz-se o bloqueio do tráfego para preparação de solo;

Etapa 2: A preparação do solo é feita através da escarificação utilizando, geralmente, equipamentos motoniveladores, fazendo pequenas aberturas no solo para receber o produto;

Figura 6: Preparação do solo. Fonte: Vale. (2008)

Etapa 3: Preparação da solução de cloreto de cálcio em uma local adequado ou no próprio caminhão pipa.

Etapa 4: Com o auxílio de um ou mais caminhões pipa, é executada a aspersão do cloreto no solo escarificado, se for necessário, pode-se fazer mais de uma aspersão no acesso;

Figura 7: Primeira aplicação do cloreto de cálcio. Fonte: Vale. (2008)

Figura 8: Etapa 4 da aplicação. Fonte: Vale. (2008)

Etapa 5: Aguarda-se algumas horas para que o produto penetre consideravelmente no solo. Em seguida, realiza-se o nivelamento do acesso para posterior liberação.

Figura 9: Finalização da primeira aplicação. Fonte: Vale. (2008)

Figura 10: Resultado das fases de aplicação. Fonte: Vale. (2008)

Para uma boa aplicação do produto, a área tem que ser umedecida primeiramente somente com água para uma melhor penetração e espalhamento do produto.

DISCUSSÃO DE RESULTADOS

Após várias aplicações experimentais, observou-se que para grandes aplicações e mais recomendável preparar um caminhão pipa de 20000L parcialmente cheio de água (2/3 do volume ou 13000 L), onde deverá ser dissolvido 10000 kg (10 tons) de cloreto (400 sacos de 25kg) sob agitação e em seguida completar o volume total do mesmo. Assim se obtém um preparado 20000 L de solução concentrada do supressor com densidade aproximada de 1,30 g/cm3. Nesta concentração a duração do supressor de poeira será superior a 2 meses com total supressão da poeira. A taxa de aplicação por m2 de estrada deverá ser sempre superior a 1,5 L/m2, ou seja, aplicar o supressor de poeira aspergindo bem toda a área (1,5 – 2,0 L/m2), fazendo-o penetrar no solo alguns centímetros, é o ponto critico para obter o resultado esperado.

Durante análise experimental nos acessos das minas do Complexo Sossego, verificou-se que a concentração do produto estava elevada e que a solução estava muito viscosa, o que poderia obstruir a saída da água na aplicação do produto, então decidiu-se diminuir a concentração que era de 300 sacos em 15m3 para 200 sacos.

Quanto a aplicação do cloreto, o processo ainda precisa ser aprimorado na Mina do Sossego. A mina não dispunha de uma estrutura adequada para a dissolução do produto, o

que ocasionou muitos problemas durante os experimentos. Para a preparação deve-se ter um tanque com uma estrutura que proporcione a agitação da solução para uma melhor diluição do produto.

Após a aplicação verificou-se a diminuição acentuada de material particulado em suspensão nos locais, houve a diminuição da necessidade de utilização de caminhões pipa, o que proporciona diminuição nos gastos com esta operação, e melhora na visibilidade durante trafego intenso. Os resultados do experimento da aplicação do cloreto de cálcio foram sendo cada vez mais satisfatórios, à medida que se aumentou o número de tentativas e variou-se a concentração e quantidade aspergida da solução, o que a cada aplicação e observação dos resultados implicou num interesse crescente de se desenvolver concentrações que auxiliassem numa maior durabilidade da aplicação, fato que implicou em um ano de experimento.

CONCLUSÃO

A poluição atmosférica inclui uma quantidade expressiva de atividades, fenômenos e substâncias poluentes que irão ajudar na deterioração da qualidade natural da atmosfera através de efeitos negativos ao meio ambiente. O controle de pó no manuseio de materiais (detonação, desmonte, carregamento, transporte e descarregamento) é um assunto de grande interesse a projetistas e operadores de vários setores, tanto da indústria quanto da mineração, pois a geração de poeira é um resultado inevitável de suas operações.

Considerando as despesas com multas e a melhoria do ambiente que podem ser proporcionados, o controle de pó se torna um investimento de operações seguras. Existem inúmeras tecnologias disponíveis para se controlar a emissão de pó, cada uma com seu conjunto de implicações para permitir, custo de capital, produção, custo de operação e manutenção. Escolher o caminho que melhor se adéqua a cada planta não é uma tarefa fácil.

Com o presente estudo, constatou-se, através de pesquisa bibliográfica e acompanhamentos de campo, que a prevenção de doenças relacionadas à poluição do ar assume grande importância.

A poeira é uma questão que precisa ser mais analisada quanto às características qualitativas e quantitativas inorgânicas e orgânicas ressaltando a importância do tamanho granulométrico para a escolha da rota que melhor se adequara ao controle da matéria particulada.

O experimento mostrou que o cloreto de cálcio atua na floculação das partículas finas que formam a poeira, além de manter a umidade do solo por um longo período reduzindo, portanto, os resíduos suspensos no ar.

As duas principais variáveis envolvidas no processo de aplicação do cloreto de cálcio são concentração e penetração, se o produto for bem diluído, o tempo para a nova aplicação pode ser superior a dois meses.

Para uma boa penetração do produto, o solo tem que ser escarificado com uma patrol ou moto niveladora, como é de praxe, para soltar o material compactado. Verificou-se que escarificação deve ser de aproximadamente 5 cm nos acessos de veículos leves e nos acessos de veículos pesados deve ser feita uma escarificação mais profunda.

Uma solução para o bloqueio dos acessos seria que o produto fosse aplicado durante a noite, quando há uma menor movimentação de equipamentos em algumas vias da mina.

Dentre os objetivos atingidos, podemos destacar a adequação a normas que regulamentam a emissão de poeira no ambiente de trabalho.

No presente trabalho não foram abordados os aspectos mencionados a seguir, entretanto tais tópicos poderão ser abordados em trabalhos futuro. São eles:

Estudos que visem à caracterização química quantitativa do material particulado, associado à presença de elementos químicos danosos à saúde, com frações granulométricas específicas.

Análises que visem caracterizar o comportamento das partículas em suspensão em áreas de mineração, levando em consideração os processos de geração, emissão, dispersão e deposição destas partículas.

BIBLIOGRAFIA

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TANNO,Luiz Carlos, et. al. (2003) – Mineração e município: bases para planejamento e gestão para planejamento e gestão dos recursos minerais – São Paulo, Instituto de pesquisas tecnológicas – (publicação IPT; 2850)

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