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Técnicas de mineração

Atualizado: 30 de nov. de 2021

As Geociências se balizam na origem, na composição química e na estrutura cristalina de um material para classificá-lo como mineral ou mineraloide. O termo “minério”, por sua vez, tem uma conotação mais econômica: é uma concentração de minerais que podem ser extraídos e beneficiados sob a forma de um produto comercializável, geralmente um metal. Logo, vê-se, que a classificação como minério demanda uma “visão de futuro”, pois foca em como o mineral pode ser utilizado [1]. De um modo geral, a cadeia produtiva de um minério é sintetizada na Figura 1.


Figura 1. Cadeia produtiva de um mineral, da extração ao produto final. Fonte: Senado [2].

Em 2020, o faturamento do setor mineral brasileiro foi de R$ 209 bilhões (equivalente a 2,5% do Produto Interno Bruto (PIB) nacional), principalmente devido às exportações de ferro e ouro [3]. A fim de aumentar a lucratividade do setor, o governo vem fazendo eventos e parcerias, inclusive com representantes internacionais, para identificar jazidas e leiloá-las para extração [4]. Para que o processo de mineração não apresente riscos para o meio ambiente — ou que apresente danos mínimos, ao menos — alguns cuidados devem ser tomados pelas mineradoras, tais como: controlar a intervenção por meio de explosivos mais precisos; recobrir margens de rios com lonas (para evitar que fragmentos da mineração danifiquem as matas ciliares); e reflorestar as áreas exploradas (caso não seja possível, urbanizá-lo para uso da população) [5] (Figura 2).


Figura 2. Exemplos de recuperação de áreas de mineração: (A) mina de carvão na Nova Escócia, Canadá e (B) garimpo de Serra Pelada/PA, Brasil. Fonte: Moura [6].

Portanto, para selecionar o método de lavra (conjunto de operações que vão desde a extração até o beneficiamento do minério), é necessário que sejam avaliadas as condições ambientais, geológicas e sociais no entorno da jazida, a segurança do método a ser empregado e os benefícios econômicos (e.g., menor consumo de recursos e maior velocidade de extração). De um modo geral, os métodos de mineração adotados podem ser sintetizados em dois grupos distintos: lavra a céu aberto e lavra subterrânea. Os processos adotados variam de acordo com o tipo de minério, a sua ocorrência na natureza e o fim almejado para ele [7,8]. A seguir, serão apresentados os principais tipos de lavra e alguns exemplos norteadores.


LAVRA A CÉU ABERTO

A lavra a céu aberto ocorre quando são identificados depósitos de rochas ou minerais em profundidade relativamente pequena em relação à superfície [7] (Figura 3).


Figura 3. Exemplos de minas a céu aberto: (A) mina de cobre no Novo México, EUA; (B) mina de carvão em Wyoming, EUA; e (C) mina de lignita em Garzweiler, Alemanha. Fonte: Wikipédia [9].


Para iniciar a mineração, deve-se remover as camadas de estéril (massas de solo e rochas com baixo teor de minério, descartáveis para a mineração) sobre o depósito a ser explorado. Em sequência, a depender da técnica de lavra adotada, os minérios deverão ser extraídos em camadas — da mais superficial para a mais profunda; aos poucos, essas camadas tomarão a forma de bancadas e serão interligadas por rampas, facilitando o aprofundamento da escavação. Um benefício desse tipo de lavra é que ele não requer a perfuração de túneis, característicos da mineração subterrânea [10].

Geralmente, os recursos minerais extraídos a céu aberto são explorados até o esgotamento ou até o momento em que a extração torna-se economicamente inviável em razão do baixo volume de minérios extraídos [11]

Os principais métodos de mineração a céu aberto a serem introduzidos neste artigo são a lavra em bancadas e a lavra em tiras.


Lavra em bancadas (open pit mining)

É o método mais utilizado dentre as lavras a céu aberto. Caracteriza-se pela escavação de bancos ao longo dos depósitos de minério [10] (Figura 3.A). O diâmetro de cada bancada é sempre inferior ao da bancada superior, a fim de manter a estabilidade dos cortes no solo ou na rocha.

Após a limpeza do terreno, a remoção de minérios pode ser feita por detonação ou perfuração. Os resíduos gerados são depositados próximos à mina e podem ser reutilizados para preencher a cratera escavada [11].


Lavra em tiras (strip mining)

A lavra em tiras é similar à lavra em bancadas, diferindo unicamente com relação ao local de depósito do estéril extraído: na lavra em bancadas, o material é transportado para ser depositado em extensas pilhas próximas à mina; já na lavra em tiras, o estéril é lançado em áreas adjacentes já lavradas (Figura 4). Dessa forma, reduz-se o gasto com transporte e facilita-se a recuperação ou a reabilitação do espaço explorado [12].


Figura 4. Funcionamento de uma lavra em tiras. Fonte: Adaptado de [13].

Para que seja possível implementar a lavra por tiras, os depósitos minerais devem ser tabulares (ou seja, extensos e relativamente planos) e com pouca espessura de capeamento (camada de estéril) [5,8].


LAVRA SUBTERRÂNEA


A lavra subterrânea é adotada quando minerais ou rochas de interesse são identificados em rochas brandas (“moles”; e.g., com presença de carvão, potássio e xisto betuminoso) ou consolidadas (“duras”; com maior concentração de metais e pedras preciosas) em profundidade [15]. De um modo geral, a lavra subterrânea possui algumas características que são comuns a todas as suas variedades (Figura 5).


Figura 5. Infraestrutura básica de uma mina subterrânea. Fonte [1].


Inicialmente, o terreno é escavado. Em seguida, a camada de rocha ou solo é perfurada ou desmontada por meio de explosivos para a execução de rampas, voltadas para os equipamentos de mineração, e de poços com elevadores/gaiolas, os quais podem ser usados tanto para o tráfego de operários quanto para o içamento de materiais. Durante a perfuração, os túneis podem ter suas paredes revestidas com concreto projetado e estabilizadas com tirantes, a depender da geologia da jazida, a fim de equilibrar as tensões no solo e evitar desmoronamentos. Para complementar a segurança e a produtividade na exploração, são executados sistemas complementares, como os poços, dutos e exaustores de ventilação (que permitem que gás oxigênio circule no interior dos túneis escavados) e as linhas de comunicação e iluminação (que facilitam o trabalho e o contato entre profissionais).

Os principais métodos de mineração subterrânea a serem abordados nesse artigo são a lavra em câmara e pilar e a lavra em veio mineral.


Câmara e pilar (room-and-pillar mining)

Envolve a escavação de uma rede de câmaras subterrâneas, que pode ser plana ou inclinada em até 50°, delimitada por pilares, responsáveis por sustentar a massa rochosa acima. Visto que os minérios presentes na massa dos pilares não poderão ser extraídos (pois implicaria o desmoronamento da mina), essas câmaras são projetadas para que seus pilares tenham uma seção transversal mínima a fim de que seja extraído o máximo de minério possível [1].

A lavra em câmara e pilar possui três variações principais: a clássica, a em degraus e a posterior (Figura 6). A clássica envolve a mineração em longos túneis e câmaras planos, os quais podem ser escavados a diversas profundidades e conectados por rampas (neste link, vê-se uma representação de seu processo de execução). A lavra câmara e pilar em degraus é similar à versão clássica, diferindo somente na orientação dos túneis: alguns trechos são executados com certa inclinação a fim de extrair mais minérios. A posterior, por sua vez, é mais adotada em jazidas inclinadas. Nessa técnica, a mineração começa em camadas inferiores; assim que a extração é encerrada, grandes volumes de solo ou rocha são deslocados para ocupar os túneis e câmaras abertos a fim de que sirvam de base para a mineração de camadas mais acima [1].

Figura 6. Técnicas de mineração em câmara e pilar: (A) clássica; (B) em degraus; e (C) posterior. Fonte: adaptado de [1].


Lavra por recalque (shrinkage stoping)

A lavra por recalque (também conhecida como método de armazenamento ou método de lavra estacionária) é um método de mineração ascendente em que o próprio minério, após detonado, atua como base para a extração de novos volumes de materiais. Neste link, é possível visualizar uma execução simplificada dessa técnica. A Figura 7, por sua vez, também serve como exemplificação.


Figura 7. Esquema de lavra por recalque. Fonte: [16].


Primeiro, escavam-se dois túneis, um paralelo à base do depósito de minérios e outro em uma camada mais acima. No túnel acima, explosivos são usados para detonar um trecho do maciço, gerando uma abertura vertical até o túnel inferior. Essa abertura fica, então, repleta de minérios, os quais empolam (aumentam de volume) em cerca de 50% com a explosão. Para permitir que novos trechos do túnel superior sejam detonados, o volume em excesso deve ser continuamente removido através do túnel inferior. Finalizadas as detonações no nível superior, existem duas possibilidades: ou os minérios restantes são removidos, ou eles são utilizados como base para a detonação de novas tiras do depósito de minérios acima [1,16]. Outra opção é utilizar o estéril removido durante as escavações para ocupar os vazios subterrâneos, gerando novas plataformas para detonações futuras.


LAVRA POR SOLUÇÃO

Como não há um consenso quanto a lavra por solução ser uma operação superficial ou em profundidade, optamos por abordá-la separadamente. Esse tipo de mineração é amplamente utilizado para extrair minerais inseridos em meio a rochas e solos solúveis em água. No Nordeste brasileiro, essa estratégia é utilizada para coletar salgema (como será visto futuramente) [17].

Inicialmente, poços são escavados sobre a faixa de sal-gema, tanto para extrair o minério quanto para injetar a água que irá dissolvê-lo. A água injetada deve ser doce e usada em quantidade suficiente para dissolver o salgema para uma solução com 25% de salinidade. Por fim, a solução é transportada para plantas de evaporação, onde o mineral será armazenado, beneficiado e direcionado para a indústria [17].


REFERÊNCIAS

[1] HAMRIN, H.; HUSTRULID, W.; BULLOCK, R. L. Underground mining methods: Engineering fundamentals and international case studies, p. 3-14. 2001.

[6] MOURA, L. A. M. Recuperação de áreas degradadas. Geologia Ambiental, Aula 12. 2014. Disponível em: https://pt.slideshare.net/leandromdemoura/recuperao-de-reas-degradadas-por-minerao. Acesso em 30 jun. 2021.

[16] CURI, A. Lavra de minas. São Paulo: Oficina de Textos, 2017.




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