Projeto premiado com o 16 Prêmio de
Excelência da Indústria
Minero-metalúrgica Brasileira
13 de maio de 2014 - Hotel Ouro Minas Belo Horizonte (MG)
o
Tel. (11) 3895-8590
[email protected] / [email protected]
www.revistaminerios.com.br
16º Prêmio de Excelência da Indústria Minero-metalúrgica Brasileira
Otimização da Moagem com Aumento da Razão de Carga dos Desmontes de
Rochas, Mina Catalão.
Raphael de Sousa Nepomuceno1
1 – Engenheiro de Minas
Histórico da Unidade
A unidade da Vale Fertilizantes situada no município de Catalaõ-GO, antes Fosfertil, iniciou suas operações
produtivas em 1982 e por quase 3 décadas as atividades de lavra ocorreram em duas cavas denominadas Frente 1 e
Frente 4 localizadas no Complexo Alcalino Carbonatítico Catalão I. No ano de 2010 a Vale adquiriu os ativos de
mineração de fosfato e fábricas de produção de fertilizantes das empresas Fosfertil e Bunge, os quais foram reunidos
sobre sua subsidiária Vale Fertilizantes. Também no ano de 2010 a Vale Fertilizantes iniciou a abertura de uma nova
cava no complexo mineral, estendendo a cava atual na direção sul do domo de Catalão I, na qual produz cerca de
6.200.000 ton/ano de ROM com uma produção de aproximadamente 1.050.000 ton/ano de concentrado fosfático.
Fig. 1 – a) Fotografia aérea das áreas de mina; b) Fotografia aérea da usina de beneficiamento.
Introdução
A avaliação global do sistema produtivo pode resultar em melhorias de custo, produtividade e qualidade do
produto, que dificilmente seriam alcançadas caso o sistema fosse examinado com uma visão fragmentada dos
processos, as etapas de cominuição dentro da cadeia produtiva da mineração deve receber uma abordagem
sistêmica, o grau de fragmentação do minério afeta diretamente os processos de beneficiamento (Separação
magnética, classificação e principalmente flotação). A moagem é o último estágio do processo de fragmentação, é
uma operação que envolve elevado consumo energético e baixa eficiência operacional, representando o maior custo
no tratamento de minérios.
Neste trabalho será apresentado os resultados obtidos na moagem após o aumento na razão de carga e
otimização dos desmontes de rochas.
Objetivo
O desenvolvimento do trabalho tem como principais objetivos avaliar os parâmetros de desmonte de rochas
por explosivos, a fim de adequar a granulometria do R.O.M. garantindo maior eficiência de operação para o sistema
de moagem.
Localização e Vias de Acesso
A Vale Fertilizantes (CMC1) encontra-se localizada no município de Catalão - GO (Fig. 2). O acesso ao
complexo a partir do município de Catalão é feito pela rodovia BR - 050 sentido Brasília em um percurso de
aproximadamente 15 km, em seguida toma-se a rodovia GO - 504 percorrendo um trajeto de 7 km até as instalações
da empresa.
Fig. 2 – Localização e vias de acessos à unidade da Vale Fertilizantes no município de Catalão-GO.
Descritivo Técnico
Desde a entrada em operação da frente de lavra denominada Lagoa Seca, em janeiro de 2011, o Complexo
Mineroquímico de Catalão vem enfrentando dificuldades com a dureza e compacidade deste minério, o minério da
Lagoa Seca apresenta um WI (Work Index) em torno de 14 kW/st, o que representa um incremento de 56% em
relação ao minério que vinha sendo lavrado nas frentes de lavra 1 e 4
As instalações industriais do Complexo Mineroquímico de Catalão foram projetadas, inicialmente, para
trabalhar com um WI de 7,0 kW/st, porém em 1998, com a implementação da remoagem na usina, o WI instalado
passou para 9,0 kW/st.
A partir das dificuldades enfrentadas pela equipe de beneficiamento foi desenvolvido um estudo para
reavaliar os parâmetros dos desmontes de rochas, a distribuição granulométirca do Run Of Mine (ROM) tem impacto
significativo sobre o desempenho dos processos de britagem e moagem, o objetivo é produzir uma distribuição de
tamanho no ROM que maximize a produtividade e a eficiência da cominuição nas operações subseqüentes de
britagem e moagem.
O trabalho se embasou na metodologia do PDCA, de forma que seja possível para cada teste de desmonte
realizado avaliar os impactos nas operações de moagem, fornecendo embasamento para que seja definida a melhor
opção de desmonte de rochas garantindo a excelência e eficiência da moagem.
Definição dos testes de desmonte
de rochas.
Modificação dos desmontes de rochas
em campo (Malha, diâmetro, explosivo)
Planejamento de Mina
Operação de Mina
Modificação dos
Parâmetros dos desmontes;
Definição do melhor teste realizado
Análise e interpretação de dados na Usina
Análise da qualidade dos desmonte de rochas em campo
Fig. 3 – Representação esquemática da metodologia aplicada para o desenvolvimento do trabalho segundo o
PDCA.
Inicialmente foram estudados quais os testes de demonstre de rochas que seriam realizados, a partir do da
qual foram definidos três testes distintos, conforme abaixo:
•
1º Teste: Foi alterado o diâmetro dos furos de perfuração de 3 ¹/2" para 4" e mantido as demais
variáveis de desmonte. Desta forma foi possível aumentar a quantidade de explosivo por furo, por
exemplo: para furos de 5 metros de altura (usualmente utilizada) a quantidade de explosivo por furo,
em média, aumentou de 17 kg para 25 kg por furo, um acréscimo de 47% na razão de carga de
explosivos (g/m³)
•
2ª Teste: Redução da malha de perfuração (Afastamento x Espaçamento) de 2,2 x 2,8 metros para
2,0 x 2,6 metros. As demais variáveis de controle, incluindo o diâmetro de furo, foram mantidas
conforme padrão utilizado (furos com diâmetro de 3 ¹/2"). Desta forma, o número de furos para
desmontar um mesmo volume de rocha aumentou cerca de 18%, consequentemente a razão de
carga (g/m³) de explosivo aumentou na mesma proporção.
•
3º Teste: O terceiro teste foi uma mescla dos dois testes anteriores, onde foi alterado o diâmetro dos
furos de perfuração de 3 ¹/2" para 4" e reduzida a malha de perfuração de 2,2 x 2,8 para 2,0 x 2,6
metros. Assim o aumento da razão de carga de explosivo alcançado foi de 74%.
Ao todo foram realizados 20 testes de desmonte de rocha, conforme descritos acima, para balizar e
consolidar todos os dados dos desmontes de rochas realizados e facilitar as análises e comparações de eficiência na
usina, foi feito uma análise da influência de cada desmonte de rocha por pilha de homogeinização, considerando a
massa de minério total, massa de minério semi-compacto (definido por mapeamento geológico), massa total
detonada e razão de carga média por avanço. (Gráfico 1).
Gráfico 1: Massas detonadas e razão de carga por pilha de homogeinização.
Com base nestes dados, foram confrontados os resultados obtidos nos desmontes de rochas com os
resultados obtidos na usina de beneficiamento no mesmo período.
Os dados da pilha 1704 foram expurgados dessa análise por se tratarem de outliers do banco de dados. A
pilha 1704 foi uma pilha em que a usina teve diversos problemas com queda de energia e não conseguiu dar
continuidade à operação, abaixo segue os gráficos comparando os resultados reais que cada pilha obtive na usina e
a razão de carga no desmonte para as mesmas.
Gráfico 2: Correlação entre razão de carga (g/m³) X % retida acumulada em 100 mesh do over da
classificação da moagem secundária.
Observar-se no gráfico que existe uma enorme correlação, inversa, entre a razão de carga dos desmontes e
o Over da Classificação da Moagem Secundária, ou seja, na medida em que a razão de carga aumenta, menor é a
porcentagem em massa acumulada retido em 100# na descarga do moinho secundário.
Dessa forma pode-se afirmar que o aumento do consumo de explosivos na mina aumenta consequentemente
a eficiência de redução do produto do circuito de moagem, reduzindo o consumo de energia por tonelada moída.
Gráfico 3: Correlação entra razão de carga (g/m³) X recuperação flotação de convencional (%)
Este gráfico demonstra uma forte correlação entre a razão de carga dos desmontes e a recuperação da
flotação convencional, com exceção das duas últimas pilhas. O motivo dessa diferença nas últimas duas pilhas em
relação às demais foi o aumento do teor de ferro e redução do teor de P2O5 na alimentação, o que prejudicou a
flotação e a recuperação da usina.
Porém, aumentos elevados na razão de carga dos desmontes podem afetar negativamente a recuperação da
flotação, em razão do excesso de finos gerados. Este fato deve ser observado em futuros testes para demais pilhas.
Mas pode-se afirmar que a correlação é bastante significativa enquanto a razão de carga não ultrapassou 800 g/m³.
Gráfico 4: Correlação entra razão de carga (g/m³) X recuperação flotação de convencional (%)
Neste gráfico é possível verificar a correlação inversa entre a razão de carga dos desmontes e a
porcentagem de P2O5 no rejeito do circuito convencional. Ou seja, na medida em que a razão de carga aumenta, o
teor de P2O5 no rejeito diminui e vice-versa. Novamente não foi observada correlação nas últimas pilhas.
Gráfico 5: Correlação entra razão de carga (g/m³) X taxa alimentação (via seca) da usina (t/h)
Pode-se verificar que houve uma correlação significativa entre a razão de carga dos desmontes e a taxa de
alimentação da usina, porém existem duas pilhas onde a correlação não seguiu o padrão das demais, que foram as
pilhas 1699 e 1706. A pilha 1706, assim como nas comparações anteriores, não teve nenhuma correlação com a
razão de carga e a taxa de alimentação. Possivelmente a usina teve algum problema no processo e teve que
trabalhar com taxa de alimentação reduzida, provavelmente foi o que também ocorreu na pilha 1699.
Expurgando estes dados na análise, podemos observar uma total correlação entre a razão de carga e a taxa
de alimentação da usina, conforme gráfico abaixo.
Gráfico 6: Correlação entra a razão de carga (g/m³) X taxa de alimentação (via seca) da usina (t/h)
expurgando dados das pilhas 1699 e 1706.
Contudo, podemos afirmar que o aumento da razão de carga de desmonte de rochas contribuiu diretamente
na eficiência e produtividade da moagem, e consequentemente da usina. Fazendo uma análise simples e direta dos
dados, verificamos que a taxa de alimentação da usina (base seca) aumentou de 570 t/h para 620 t/h, um incremento
de 50 t/h, o que corresponde a 8,7%.
Conclusão
O desmonte de rochas por explosivos dentro da cadeia produtiva da mineração, possui grande influência nas
etapas subsequentes: britagem e moagem. E por isso deve haver estudos constantes no intuito de otimizar os
desmontes de rocha a fim de conseguir um ganho na cadeia produtiva.
Deve-se avaliar se o aumento excessivo na razão de carga dos explosivos não afetou negativamente o
resultado na moagem e consequentemente nos demais processos da usina de beneficiamento, pois conforme
observado nas ultimas pilhas, onde a razão de carga foram mais altas (acima de 800 g/m³), não houve uma boa
correlação dos resultados na usina.
Com o aumento da razão de carga nos desmonte de rochas, foi possível aumentar a taxa de alimentação
usina, que por si só já seria um ponto de melhoria e sucesso deste estudo, mais além disso, foi possível reduzir o
teor de P2O5 no rejeito, aumentar a recuperação de P2O5 na flotação do convencional e ainda diminuir a
granulometria do produto da moagem. A partir deste ponto é fundamental uma análise mais detalhada de custobenefício, incluindo todas as demais variáveis de processos.
Empresa:
Vale Fertilizantes
Trabalho: Otimização da Moagem com Aumento da Razão de Carga dos Desmontes de Rochas,
Mina Catalão
Categoria: Lavra
Autor:
Raphael de Sousa Nepomuceno
Engenheiro de Minas
[email protected]