5. Gestão de Depósito de Estéril

DIVISÃO DE ENGENHARIA

CURSO: ENGENHARIA DE MINAS CADEIRA: MINERAÇÃO A CEU ABERTO 4O ANO

TURMA: ÚNICA/CD

TEMA: GESTÃO DE DEPÓSITO DE ESTÉRIL E MANUSEIO DE RESÍDUOS MINERAIS NO CAMPO DE MINA.

DISCENTES: Aziza Bernardo Alei Santos Mafuca Domingos José Carlos Elito Baptista Massimo Fidalgo Amós Guezane

DOCENTE: Eng. Rodrigues Mário

Tete, Fevereiro 2016

ÍNDICE 1. INTRODUÇÃO .......................................... ................................................................. ............................................. .......................................... .................... 4 1.1.1.

Objectivo Geral ........................................... .................................................................. ............................................. .......................................... .................... 5

1.1.2.

Específicos: .......................................... ................................................................. ............................................. ............................................ ........................... ..... 5

Conhecer os resíduos provenientes da actividade mineira;............................................ ................................................. ..... 5 1.3.1.

Estéreis ......................................... ............................................................... ............................................. .............................................. ................................... ............ 7

1.3.2.

Rejeito .......................................... ................................................................. ............................................. ............................................. ................................... ............ 7

2. ASPECTOS GERAIS DE PILHAS PILHAS DE ESTÉRIL ............................................ ..................................................... ......... 8 2.2.1.

Estudo prévio das áreas disponíveis. ............................................ ................................................................... ............................. ...... 10

2.2.2.

Levantamento Levantamento e classificação dos possíveis impactos ambientais. ........................... ........................... 10

2.2.3.

Investigações Investigações preliminares das áreas: ........................................... .................................................................. ............................. ...... 10

2.2.4.

Estudos Geotécnicos ........................................... .................................................................. ............................................. ................................ .......... 10

3. Construção da Pilha de Estéril .......................................... ................................................................. ......................................... .................. 11 3.5.1.

Depósitos em terraços ............................................ ................................................................... ............................................. ............................. ....... 17

3.5.2.

Depósito em cunhas ............................................ ................................................................... ............................................. ................................ .......... 17

3.5.3.

Depósitos em leque ............................................. .................................................................... ............................................. ................................ .......... 17

3.5.4.

Backfill dump ou backfilling ............................................ ................................................................... ......................................... .................. 17

4. Características dos Resíduos Resíduos .......................................... ................................................................. ............................................ ..................... 19 4.1.1.

Aspectos Geológicos e Hidrogeológico............................................ .................................................................. ........................... 20

4.1.2.

Aspectos climáticos ............................................ ................................................................... ............................................. ................................ .......... 21

5. Localização Localização da pilha de esteril em relação aos corpos hídricos................................. hídricos................................. 21 6. DRENAGENS ÁCIDAS DE MINA (DAM) .......................................... ............................................................ .................. 22 7. Algumas estratégias estratégias para minimização minimização da geração e a remediação remediação da DAM ........... ........... 23 7.1.1.

Coberturas úmidas .......................................... ................................................................. ............................................. .................................... .............. 24

7.1.2.

Coberturas Secas. ............................................ ................................................................... ............................................. .................................... .............. 25

8. Sistemas de tratamento de efluentes ácidos ácidos (DAM) ........................................... .................................................. ....... 28 9. CONCLUSÃO ............................................ ................................................................... ............................................. ........................................ .................. 29

10.

BIBLIOGRAFIA............................................. .................................................................... ............................................. ................................ .......... 30

1.

INTRODUÇÃO

 No passado, o estéril removido nos trabalhos de lavra era simplesmente depositado em pontos de aterros, nas encostas ou terrenos circundantes às minas, formando pilhas de maneira desordenada, em condições precárias de estabilidade. A extracção de bens minerais faz surgir uma quantidade enorme de materiais para que se  possa ter acesso ao minério e dar início as actividades de lavra, este material pode ser de  pouco ou nenhum valor económico, como o minério futuro e o estéril. O manuseio do minério futuro responde a uma estratégia de negocio, tal minério pode ser aproveitado e ainda dar um retorno financeiro. Já a remoção de estéril da área de lavra e a sua disposição final representam apenas custos no desenvolvimento de uma mina com implicações, não só de ordem económica, mas também no que diz respeito a segurança e ao meio ambiente.

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1.1. Objectivos 1.1.1. Objectivo Geral 

Explanar em torno da Gestão de depósito de estéril e manuseio de Resíduos Minerais no campo de mina.

1.1.2. Específicos: 

Conhecer os resíduos provenientes da actividade mineira;



Descrever os parâmetros para a construção de uma pilha de estéril;



Realçar as consequências geradas pela má gestão do Resíduos Sólidos no Campo Mineiro.

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1.2. Disposição de Resíduos Sólidos de Mineração. Resíduos sólidos contendo sulfetos produzidos em instalações de mineração e beneficiamento, quando dispostos de forma inadequada podem gerar drenagens ácidas de mina. A prevenção, minimização e tratamento destas drenagens requer um sistema de gestão que estabeleça critérios para escolha do local e forma de disposição. Estes critérios são estabelecidos a partir da análise de factores tais como o tipo de resíduo, suas características físicas, químicas e mineralógicas e seu potencial de geração de ácidos além de aspectos específicos da área de disposição (clima, geologia, distância em relação aos cursos de água, etc) A análise destes factores condiciona a necessidade da implantação de obras de engenharia para redução de percolado e estruturas de retenção de contaminantes que visam a protecção dos recursos hídricos na área do empreendimento (Ritcey, 1989).

Figura n˚1:  Elementos gerais de um sistema de gestão para disposição de resíduos  geradores de ácido.

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1.3. Tipos de Resíduos Sólidos Resíduos sólidos gerados das operações de lavra e processamento mineral podem ser classificados preliminarmente em estéreis e rejeito.

1.3.1. Estéreis São materiais de cobertura, camadas intermediárias ou circundantes do mineral de interesse, extraídos fisicamente através do uso de explosivos ou escavadeiras e muitas vezes dispostos em pilhas sem estruturas de contenção. As pilhas deste resíduo são em geral de granulometria  bastante variada e na ausência de compactação, apresentam elevada porosidade, o que facilita a penetração de oxigénio gasoso e águas pluviais em seu interior. O estéril das operações de lavra de minérios sulfetados de ouro ou de sulfetos polimetálicos dos quais se extrai este metal, caso contenha sulfetos e seja submetido a condições de disposição inadequadas, pode ser potencialmente gerador de DAM. ( Exemplo de operações de lavra de carvão mineral).

1.3.2. Rejeito São resíduos sólidos resultantes das operações de beneficiamento e metalurgia extractiva. Uma vez que estas implicam em cominuição e classificação do minério, os rejeito apresentam distribuição granulometria pouco dispersa e usualmente mais fina que os estéreis. São frequentemente depositados em áreas confinadas ( barragens ou bacias ) dotadas de estruturas de contenção. Os rejeito resultantes da operação de lixiviação em instalações para o processamento de minérios auríferos sulfetados porém, não são geradores de ácido. Este é o caso de minérios auríferos refractários onde o ouro encontra-se frequentemente incluído em sulfetos e não disponível ao cianeto de sódio, empregado industrialmente na lixiviação. Neste caso, o minério é submetido a uma etapa de oxidação dos sulfetos, que torna o metal disponível. Os rejeito da cianetação, sem a presença de sulfetos, não oferecem riscos de geração de DAM.

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2.

ASPECTOS GERAIS DE PILHAS DE ESTÉRIL

Planejar, construir e operar pilhas de estéril são algumas das actividades normais de uma empresa de mineração. As pilhas de estéril constituem uma das maiores estruturas geotécnicas feita pelos homens, sendo de fundamental importância seu panejamento. Os custos associados a essas estruturas normalmente representam parcela significativa nos gastos de uma mina (Couzens, 1985).

2.1. Planeamento O planeamento de uma pilha de estéril não é tão detalhado como um projecto de lavra, mas o desenvolvimento de uma mina depende em geral da remoção de estéril. Deste modo, realizar estudos e acompanhar a construção de pilha de estéril pode significar uma medida importante, evitando problemas técnicos e económicos no empreendimento mineiro como um todo (Couzens, 1985). Cada local e projecto de disposição de estéreis são únicos, e condições específicas podem ditar um número significativo de investigações geotécnicas e condicionantes de projecto. Geralmente, investigações específicas para disposição de estéril não são realizadas durante a fase inicial de exploração da mina, mas informações básicas colectadas na fase de exploração, como topografia, geologia, hidrologia, clima, etc. podem ser avaliadas e utilizadas na fase de  planeamento (Eaton et al., 2005). A fase de planeamento compõe-se de algumas etapas como a fase de exploração, fase de préviabilidade, fase de viabilidade e projecto preliminar. A fase de exploração de uma mina é a etapa em que as maiorias das informações são colectadas, e, geralmente para o planeamento de uma pilha, são utilizados os dados obtidos nesta fase (Eaton et al., 2005). Segundo Welsh (1985), a fase de pré-viabilidade compreende a etapa de aquisição de informações específicas sobre os locais prováveis para disposição do estéril procurando obter um reconhecimento preliminar das áreas pré-seleccionadas, buscando dados referentes à geologia, à topografia, à vegetação, à hidrologia, ao clima e possíveis informações arqueológicas, como também projectos relevantes ou publicações (fotos aéreas, mapas geológicos, relatórios de estações climáticas). Além disso, são também determinados os dados  básicos sobre a disposição do estéril, como a quantidade, o tipo do material, a origem e os métodos propostos para manejo e disposição.

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Do ponto de vista ambiental, duas questões devem ser consideradas. A primeira trata-se de um estudo prévio das áreas disponíveis para disposição do estéril. É necessário conhecer os locais pré-seleccionados e verificar se esses são destinados a parques (nacional, estadual ou municipal), à reserva ecológica, se é um sítio arqueológico ou histórico, se é nascente de alguma bacia hidrográfica. Esses locais devem ser identificados, pois necessitam da liberação de órgãos competentes. A segunda refere-se à descrição e classificação dos possíveis impactos ambientais, causados pela pilha de estéril. O local escolhido deverá ser aquele onde os impactos ambientais sejam preferencialmente mínimos. Preparar classificações preliminares das estruturas de disposição de estéreis, utilizando, por exemplo, o sistema de classificação objecto dessa pesquisa, é uma outra opção na fase de préviabilidade. O sistema de classificação é uma ferramenta de planeamento, pois propicia realizar classificações preliminares dos possíveis locais para disposição do estéril, tornando-se  possível comparações entre estes locais quanto ao potencial de instabilidade, e estabelecendo o nível de esforço de investigação, projecto, construção e monitoramento necessários para cada local de acordo com a cada classe encontrada. A selecção de um local para construção de uma pilha de estéril envolve algumas considerações de ordem económica, técnica e ambiental. Esses factores devem ser  primeiramente analisados em separado, para em seguida serem avaliados em conjunto, a fim de se determinar um local, onde os objectivos económicos e técnicos (por exemplo, a estabilidade) sejam maximizados e os impactos ambientais minimizados. Por outro lado, esses factores são inter-relacionados, a importância de um depende fundamentalmente do nível de estudo adoptado na avaliação dos demais (Bohnet, 1985). As últimas etapas do planeamento são a fase de viabilidade e o projecto preliminar. Na  primeira são conduzidos estudos para o projecto preliminar, além de tratar de questões específicas esboçadas no estágio anterior, submetidas ao órgão ambiental. Nesta fase realizam-se investigações de campo para obter uma melhor avaliação das condições do local e sua adequabilidade, além de se determinar as características do material de fundação (resistência ao cisalhamento, durabilidade, composição química) e de materiais que vão compor a pilha (Eaton et al., 2005).

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O projecto preliminar deve conter informações detalhadas como planos preliminares para a disposição de estéril, avaliações das condicionantes ambientais, impactos potenciais, estratégias de mitigação destes impactos e parâmetros de projecto para que possa ser submetido a avaliação dos órgãos competentes. Finalizado, o projecto deve ser encaminhado ao órgão ambiental para concessão da licença e caso algum problema seja identificado, a licença não é concedida até que sejam realizados os estudos necessários para a complementação do mesmo e passar a etapa subsequente.

2.2. Parâmetro para a construção de uma pilha de estéril e barragens de rejeito. A escolha de um local para deposição de estéril como rejeito, assim como a gestão de poeiras suspensas estão em função de factores: Económico, Técnico, Ambiental e Social. Por motivos de ordem económica, um depósito de estéril deve ser localizado o mais próximo,  possível do centro de massa do estéril. Localização de uma barragem de rejeito deve ser tal, que os custos para construção da mesma, transporte dos rejeito (bombeamento ou gravidade), sejam mínimos, respeitando se as condições de segurança e ambientais. Do ponto de vista ambiental dois procedimentos precisam ser tomados:

2.2.1. Estudo prévio das áreas disponíveis. É necessário conhecer se determinado local é designado a parques (nacional ou municipal), reserva ecológica, se é um sítio arqueológico ou histórico, se é nascente de alguma bacia hidrográfica etc.

2.2.2. Levantamento e classificação dos possíveis impactos ambientais. O local a ser escolhido deverá ser aquele onde os impactos ambientais sejam mínimos .

2.2.3. Investigações preliminares das áreas: 

Avaliação superficial do local;



Colecta de dados disponíveis da área.

2.2.4. Estudos Geotécnicos 

Mapas topográficos;



Fotografias aéreas;



Clima (registos de temperatura, precipitação, vento, radiação solar e evaporação);



Rede hidrográfica; 10



Geologia regional e mapas geológicos; Hidrogeologia;





Sísmica;



Estabilidade, etc.

Concluídos os estudos geotécnicos preliminares e definido o local; Faz-se a investigações geotécnicas detalhadas. O principal objectivo desta investigação geotécnica detalhada e para ter se em conta as informação relativo a:

Estratigrafia do local : incluindo profundidade, espessura, continuidade e



composição de cada estrato; 

Geologia local: história de deposição erosão, glaciação, estruturas de colapsos, cavernas, movimentos tectónicos e falhas, planos de cisalhamento etc.;



Hidrogeologia do local , determinação da espessura dos sedimentos não consolidados, determinação de sistemas de fluxo de água subterrânea local e regional, pressão  piezometria nos aquíferos;



Propriedades geotécnicas  do solo, humidade, granulometria, testes de consolidação, compressão triaxial e ou testes de cisalhamento, testes de permeabilidade, etc.

3.

CONSTRUÇÃO DA PILHA DE ESTÉRIL

Pilhas de estéril: disposição de forma controlada e planeada do material obedecendo a factores de ordem económica, técnica, ambiental e social, em locais previamente determinados. Finalizada a etapa de elaboração do projecto, passa-se à fase de construção. De um modo geral, a formação ordenada de uma pilha de estéril deve compreender os seguintes pontos  básicos:

3.1. Preparação da Fundação A limpeza da cobertura vegetal, caso a pilha seja construída em área de mata densa ou floresta, deve ser executada (ABNT, 2006). De acordo com Eaton et al. (2005), os depósitos espessos de solos orgânicos ou turfosos devem ser removidos favorecendo assim a estabilidade, pois estas camadas podem funcionar como uma superfície desfavorável entre o terreno de fundação mais resistente e o material da  pilha. Quando os depósitos de solos moles são pouco espessos e a remoção seria a opção óbvia, análises devem ser realizadas a fim de se verificar se o processo de disposição de estéril deslocará ou adensará, suficientemente, o terreno de fundação fraco. Caso positivo, a remoção ou outras medidas de remediação podem ser evitadas. 11

 No local deverão ser executados os serviços de drenagem e desvio dos cursos de água existentes. Os drenos de areia/pedregulhos podem ser uma alternativa nos casos de áreas com surgências ou solos úmidos, direccionando a água para uma vala colectora. Os drenos de fundo podem consistir em colchões ou valas preenchidas de pedregulhos. Onde se espera grandes vazões, tubos perfurados podem ser instalados de modo a garantir maior vazão (Eaton et al., 2005). Um dreno de pedras de mão pode ser necessário no pé de empilhamentos de estéreis em vale fechado, com o se pode observar na Figura n˚2.

Figura n˚2: Dreno de fundo (Freitas, 2004) Em qualquer caso, os benefícios e o desempenho dos drenos devem ser avaliados sempre que  possível e acompanhados no tempo por meio de monitoramento. A formação de um aterro  para adensar o solo de fundação é uma alternativa à remoção e à drenagem de solos fracos e saturados. Esses pré-carregamentos consistem, tipicamente, de aterros de 10 a 15 m (Eaton et al., 2005).

3.2. Controle de Água Superficial Segundo McCarter (1990), as pilhas de estéreis frequentemente cobrem grandes áreas e certos cuidados precisam ser estabelecidos no sentido de controlar a água superficial. A água superficial deve ser manejada de modo a impedir a saturação dos taludes expostos,  prevenindo o desenvolvimento de superfície freática dentro da pilha, protegendo a estrutura contra a perda de finos por “piping”, além de minimizar erosões superficiais ou o

desenvolvimento de rupturas por fluxo de água nas superfícies dos taludes.

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A água superficial proveniente da precipitação ou de outras fontes deve ser colectada e direccionada para canais de escoamento ao redor da estrutura, ou conduzida por drenagem interna. Desvios da água superficial são frequentemente viáveis em pilhas construídas em encostas ou em áreas planas, mas são difíceis de serem incorporados no caso de pilhas em vales fechados e curtos e aterros que cruzam vales extensos. A plataforma de disposição da pilha deve ter um caimento de 1-2% a partir da crista para direccionar a água colectada para uma valeta situada na parte posterior da plataforma (Eaton et al., 2005). Dreno de fundo de enrocamento é uma alternativa viável e económica frente a canais de desvios de superfície, que são uma construções caras e de difícil manutenção. Os drenos de fundo de enrocamento são geralmente aceitáveis, no caso de fluxo de até 20 m3/s (Eaton et al., 2005).

3.3. Método Construtivo A disposição de estéril é feita normalmente por meio de camadas espessas, formando uma sucessão de plataformas de lançamento espaçadas a intervalos de 10 m ou mais. A estabilidade do aterro pode aumentar, controlando a largura e o comprimento das plataformas, e o espaçamento vertical entre elas. Entre as plataformas deixam-se bermas, tendo como finalidades o acesso, auxiliar na drenagem superficial e controle de erosão, além de suavizar o talude geral da pilha (Eaton et al., 2005). A pilha pode ser construída de forma descendente ou ascendente. A construção ascendente, como mostra a Figura n ˚ 3, é preferida porque cada alteamento sucessivo é suportado pelo anterior, cujo comportamento pode ser documentado e compreendido. Qualquer ruptura terá de passar pelo banco anterior, que também atua como apoio para o pé do talude do banco e fornece certo confinamento para os solos de fundação. Outro ponto  positivo é que o pé de cada banco é suportado em uma superfície plana, ou seja, na berma superior (Eaton et al., 2005). A construção de pilha pelo método ascendente pode dar-se de duas formas por camadas (Figura n˚3)

ou por bancadas. Na construção por camada a pilha vai sendo desenvolvida em

horizontes com espessura de até 1,5 m (camada), já na construção por bancada a pilha vai desenvolvendo na altura de um banco (10, 15, 20 m, por exemplo). 13

Figura n˚3:Construção de uma pilha pelo método ascendente por camada (Freitas, 2004)

A construção descendente, como mostra a Figura 2.3, não é recomendada porque a camada  posterior é suportada no pé do talude anterior. Neste caso, as condições de fundação e os taludes do terreno natural na região do pé da pilha frequentemente são quem controlam a estabilidade.

Figura n˚4: Construção de uma pilha pelo método descendente (Freitas, 2004)

A construção ascendente permite que sejam deixados terraços ou bermas. Resultam quando em alteamentos sucessivos a disposição não se estende até a crista da plataforma anterior, deixando assim uma berma. Essas podem ser deixadas em todas as plataformas ou em algumas seleccionadas, como mostra a Figura n˚5 a). A construção descendente pode ser melhorada co m o uso de “wrap-arounds”. Essa alternativa de projecto consiste em executar a expansão do aterro inicial com outro aterro descendente em elevação mais baixa (equivalente a um banco) servindo como contraforte do aterro anterior. A Figura n˚5 b) mostra a evolução desse tipo de construção. Evidentemente que esse tipo de alternativa melhora e muito a estabilidade da pilha construída com o método descendente. As plataformas ou bermas ficam localizadas a intervalos de 20 a 40 m e podem ter caimento para baixo (Eaton et al 2005.) 14

Figura n˚5: Construção de pilha por terraceamento e wrap-arounds (modificado de BC  Mine Waste Rock Pile Research Committee, 1991)

3.4. Estabilidade física de pilhas de estéril Os factores a considerar para uma boa estabilidade de pilha de Estéril são os seguintes: 

Configuração da pilha;



Inclinação do talude de fundação e grau de confinamento;



Tipo de fundação;



Qualidade do material da pilha;



Método de construção;



Condições piezométricas e climáticas;



Taxa de Disposição;



Sismicidade. 15

A configuração e as dimensões da pilha têm uma relação directa com a estabilidade. A altura da pilha, por exemplo, está ligada à carga que será exercida sobre um determinado terreno de Fundação. As variáveis geométricas primárias são a altura, o volume e a inclinação geral do talude. Em relação à inclinação do terreno de fundação e o grau de confinamento, a situação mais favorável é a formação côncava dos taludes em vale fechado (confinamento 3D); já a menos favorável seria uma formação convexa dos taludes de fundação como no caso de aterros de crista. As condições de fundação são factores-chave na estabilidade geral da pilha, e a causa mais comum de ruptura. Nesse sentido, classificam-se as fundações em competente (fundação igual ou mais resistente que o aterro), intermediária (resistência entre competente e fraca) e fraca (capacidade de suporte limitada). Características do material do aterro, como textura, resistência ao cisalhamento e durabilidade são também muito importantes em relação à estabilidade da pilha. Os materiais mais favoráveis são aqueles constituídos por materiais grosseiros, de rocha dura e durável, com  pouco ou nenhum fino. Os menos favoráveis são materiais de capeamento ou rocha muito intemperizada com grande percentagem de finos. O método construtivo contribui também para a estabilidade, sendo o mais favorável o método ascendente (empilhamento ascendente) em formas de bermas, e o pior, o método descendente em talude único (bota-fora). A construção em que se dá preferência para a expansão da pilha na direcção das curvas de nível (para o lado, na direcção do vale) favorece mais a estabilidade do que perpendicular a elas (para baixo). As condições piezométricas e climáticas são outros factores importantes para estabilidade, sabendo-se que a água pode entrar no aterro, seja por infiltração directa, água superficial, ou como percolação subterrânea. Uma situação de desenvolvimento de freática dentro do aterro,  por exemplo, será sempre uma condição adversa. Altas taxas de subida do aterro podem resultar em geração de excesso de poro pressões, contribuindo para a instabilidade, além de dificultar o adensamento do material. A sismicidade natural, causada por abalo sísmico no Brasil geralmente é baixa, mas as vibrações causadas por desmonte de rocha pode ser um factor a ser considerado.

3.5. Configuração do depósito A configuração geometria do depósito depende amplamente da topografia da área onde o depósito será construído. 16

3.5.1. Depósitos em terraços São construídos também pela disposição ao redor de um depósito mais elevado ou curtas  paradas da crista do depósito inferior. O efeito de ambos os métodos é produzir um depósito em escadas ou terraços com desníveis capazes de servir como estradas acesso ou como plataformas para vegetação. Tais terraços são também valiosos no controle da erosão e fluxos de água.

3.5.2. Depósito em cunhas Em regiões montanhosas a configuração comum se dá na forma de cunhas. A altura do talude à jusante pode atingir de 300 a 600 m com uma área mais larga na base ou pé deste. Tais depósitos frequentemente apresentam grande capacidade e podem ser bastante estáveis se as condições do solo ou rocha dentro do depósito são favoráveis. Se existem construções próximas ao depósito, tais como estradas ou vilas, medidas especiais de segurança, tais como bermas de contenção devem ser requeridas para limitar os efeitos do rolamento de rochas e deslizamentos de solo.

3.5.3. Depósitos em leque Se a região é moderadamente plana e a espessura do depósito não é tão grande, os depósitos, espalham-se, deixando uma geometria de um grande leque, usualmente com algumas curvas. O processo de deposição em sucessivas camadas num depósito em leque, produz depósito laminado. Estes são caracterizados por camadas com algum grau de classificação, similares aos depósitos sedimentares criados pela natureza.

3.5.4. Backfill dump ou backfilling Tem sido bastante comum e importante em muitos seguimentos da indústria mineral, tais como minas de urânio com uma série de pit vizinhos que podem ser individualmente enchidos, ou em depósitos estratificados (carvão), onde há um progressivo decapeamento e deposição do material estéril nas porções descobertas que ficou na retaguarda, ou em minas subterrâneas onde o enchimento pode ser usado como suporte.

17

3.6. A instabilidade em depósitos de estéril incrementa os custos operacionais sob os seguintes aspectos: 

Indemnização de acidentes pessoais;



Indemnizações e recuperações de propriedades;



Perda ou dano em equipamentos;



Danificações de estradas de acesso, linhas de energia e de instalações mineiras;



Paralisação da produção para limpeza e correcção das instabilidades;



Adopção de medidas estabilizadoras para impedir a continuidade dos fenómenos de instabilidade.



Permitir a retomada segura do lançamento do estéril;



Limpeza e recuperação do meio ambiente

As características de resistência do depósito são condicionadas por factores tais como: 

Tipo e qualidade do material lançado;



Método de construção e equipamentos utilizados;



Resistência dos materiais à degradação por agentes químicos e atmosféricos;



Selagem de porções externas decorrentes de acções intempéricas;





 Nível da água; Teor de humidade.

3.7. Conclusão: O projecto de construção de pilha de estéril compreende os seguintes pontos básicos: 

Levantamento topográfico;



Investigações (Sondagem, Trincheira, Poços)



Desmatamento;



Aberturas de acessos;



Retirada da camada de solo orgânico;



Drenagem da base;



Disposição do estéril;



Drenagem Superficial;



Acabamento das frentes;



Protecção das frentes com vegetação; 18



Monitoramento da pilha;

4.

CARACTERÍSTICAS DOS RESÍDUOS

A caracterização física, química, mineralógica e a identificação do potencial de geração de ácido (DAM) de resíduos de mineração são essenciais para gestão dos impactos ambientais da disposição. A determinação das propriedades físicas contribui para o estabelecimento de  práticas adequadas de empilhamento tais como a definição da altura e inclinação dos taludes, além de medidas para a redução da erosão pela acção da água e do vento. Permite também definir as condições de uso dos resíduos em estruturas de contenção e, através de ensaios específicos, prever a permeabilidade das pilhas de resíduos às águas  pluviais e aos contaminantes dissolvidos, o que é de particular importância para o desenvolvimento de projectos envolvendo a prevenção e controle da DAM. As principais características dos resíduos e propriedades físicas associadas, (Hutchinson; Ellison, 1992) são apresentadas na Tabela n˚1.

A caracterização química de um resíduo é realizada através da

determinação das concentrações analíticas de seus constituintes.

19

Tabela n˚1: Principais características dos resíduos e propriedades físicas associadas.

4.1. Aspectos específico da área de deposição. As condições naturais predominantes na região onde se localiza o depósito, tais como as formações geológicas subjacentes, clima e proximidade de corpos hídricos são também relevantes para a gestão da disposição dos resíduos, no que diz respeito à geração de DAM.

4.1.1. Aspectos Geológicos e Hidrogeológico. O material natural (Geologia) sobrejacente às reservas de água subterrânea e subjacente ao depósito de resíduo pode reter naturalmente alguns dos constituintes solúveis. Esta retenção  pode ser de natureza hidráulica e/ou química. A retenção hidráulica é proporcionada retenção pode ser de natureza hidráulica e/ou química. A retenção hidráulica é proporcionada igual a 10 cm/s) que limitam o fluxo descendente da água que infiltra e percolado através do resíduo. 20

A retenção química, também chamada atenuação, ocorre quando a concentração dos contaminantes eventualmente presentes na água é reduzida, no fluxo descendente, por  processos químicos, físicos-químicos e/ou biológicos.

4.1.2. Aspectos climáticos A água de chuva que não evapora nem escoa superficialmente, mas infiltra-se e percolado através do resíduo, constitui-se no principal veículo de transporte de substâncias químicas  para além da área de disposição. Particularmente nos climas úmidos, onde a precipitação anual excede os 600 mm, a quantificação da percolação e da subsequente formação do  percolado é importante para a prevenção e mitigação da formação de drenagens ácidas. É a partir desses valores que devem ser dimensionadas as estruturas de retenção de contaminantes e as obras de engenharia que visam a redução da produção de percolado.  Nos climas semiáridos e áridos, particularmente em áreas onde a precipitação média anual é inferior a 250 mm, estes cuidados são usualmente menos importantes. É funda mental a realização de um balanço hídrico na área do empreendimento como parte integrante do  projecto de disposição de resíduos.

5.

LOCALIZAÇÃO DA PILHA DE ESTERIL EM RELAÇÃO AOS

CORPOS HÍDRICOS A distância da área de disposição dos resíduos geradores de ácido em relação ao ambiente aquático receptor (corpos hídricos superficiais e subterrâneos) é importante no aquático receptor (corpos hídricos superficiais e subterrâneos) é importante nas próximas à área de disposição, por exemplo, são mais facilmente alcançadas pelos efluentes, estando portanto mais expostas à contaminação. Da mesma forma águas subterrâneas que encontram-se a pequena profundidade (inferior a 3 metros) são mais sujeitas a contaminação, que pode ser evitada com a aplicação de estruturas

de retenção de percolados. Como prática geral é conveniente que em projectos de gestão de resíduos geradores de DAM, as áreas de disposição sejam localizadas distantes de corpos hídricos, reduzindo-se assim a probabilidade de que os efluentes venham a alcançá-los. Além disso, estes projectos devem prever o monitoramento sistemático das águas superficiais e subterrâneas vulneráveis à contaminação através da avaliação de parâmetros relativos à sua qualidade e disponibilidade. 21

De maneira geral, a fim de identificar os efeitos da instalação de um empreendimento mineral sobre a qualidade das águas da região onde ele se encontra, é recomendável a execução de um  programa de monitoramento que anteceda a implantação. Um programa prévio de monitoramento envolvendo a colecta das informações listadas a seguir, entre outras, permite a avaliação da extensão dos efeitos adversos da DAM sobre os recursos hídricos locais e a  proposta de medidas preventivas ou correctivas ainda na fase de projecto.

5.1. Para águas superficiais: 

Identificação e quantificação dos usuários das águas potencialmente afectadas pela área de disposição;



Medidas de fluxo médio e máximo do corpo hídrico para as estações, seca e chuvosas;



Determinação das variações da qualidade da água ao longo do ano para diferentes fluxos: temperatura, oxigénio dissolvido, sólidos em suspensão, principais aniões, catiões e metais, características biológicas e microbiológicas;



Determinação da geometria do corpo hídrico (rio, córrego, lago, etc).

5.2. Para águas subterrâneas: 

Medidas de nível de água e identificação de usuários;



Medida do volume de água disponível no aquífero e taxa de recarga;



Determinação do coeficiente de armazenamento e condutividade hidráulica do material granular ou rocha fracturada na qual o aquífero se localiza;



Determinação das variações de qualidade da água.

6.

DRENAGENS ÁCIDAS DE MINA (DAM)

A oxidação dos sulfetos que pode dar lugar ao surgimento de DAM é um processo natural acelerado  pela movimentação de materiais sólidos, característica dos processos de lavra e beneficiamento. As actividades de escavação e desmonte de rochas alteram as condições de permeabilidade ao ar, facilitando o contacto do oxigénio com a superfície do material reactivo. O rebaixamento do lençol de água em minas superficiais e subterrâneas tem efeito semelhante, uma vez que expõe à penetração de oxigénio áreas que inicialmente encontravam-se inundadas (Ritchie, 1994).

22

As Drenagens ácidas de mina ocorrem significativamente quando são satisfeitas

simultaneamente as seguintes condições (Hutchinson ; Ellison, 1992): 

O resíduo contém sulfetos em quantidade suficiente para reagir química e  biologicamente, gerando ácido em volume e velocidade maior que aquela pela qual  pode ser neutralizado pelos alcalis presentes no meio;



As propriedades físicas dos resíduos são tais que permitem a infiltração de água e oxigénio em quantidade suficiente para promover a ocorrência de reacções químicas e  biológicas;



O clima é úmido o bastante para que a água da chuva se infiltre e percole através do resíduo e/ou o resíduo esteja localizado em uma área exposta às águas que o atravessam, transportando a drenagem ácida ao meio ambiente.

Figura n˚6: Principais processos associados à geração de drenagens ácidas. 7.

ALGUMAS ESTRATÉGIAS PARA MINIMIZAÇÃO DA GERAÇÃO E

A REMEDIAÇÃO DA DAM 7.1. Uso de coberturas Considerando que a água, o oxigénio e os sulfetos são os principais reagentes que devem estar simultaneamente em contacto para a geração de drenagens ácidas de mina a partir de resíduos, 23

uma estratégia eficiente para minimização da geração consiste em limitar este contacto. Os métodos usuais empregados para este fim são: 

Cobertura das áreas de disposição de resíduos com uma lâmina de água através do alagamento das áreas de disposição. O método é conhecido como cobertura úmida (“wet cover”) ou disposição sub-aquática;



Cobertura dos resíduos reduzindo a penetração do oxigénio e da água em seu interior através do uso de materiais sólidos. O método é conhecido como cobertura seca (“dry cover”), cobertura de solo ou disposição sub-aérea.

7.1.1. Coberturas úmidas A estratégia de uso de coberturas úmidas para a minimização da geração de DAM consiste na inundação controlada de áreas de disposição de resíduos ou na elevação do nível de água dentro delas. Uma vez que o coeficiente de difusão do oxigénio na água é cerca de 4 ordens de grandeza menor que seu coeficiente de difusão no ar, a disposição sub-aquática de materiais geradores de acidez pode evitar a oxidação por meio do bloqueio da entrada de oxigénio no sistema. Para o emprego deste tipo de disposição são fundamentais os estudos sobre a geoquímica dos resíduos, actividade biológica e o transporte dos contaminantes (MEND/CANMET, 1994). O uso de coberturas úmidas é atraente sobretudo em locais onde o nível do lençol freático  pode ser restabelecido ou elevado de forma a submergir os rejeito geradores de acidez. A utilização de lagos naturais para disposição sub-aquática não é recomendável, uma vez que além de acarretar assoreamento, pode aumentar a acidez das águas de cobertura comprometendo o ecossistema lacustre. O aumento de acidez ocorre como consequência das reacções de oxidação dos resíduos de disposição recente sob água. Estas reacções podem continuar ocorrendo por um algum tempo, antes que finalmente cessem por deficiência de oxigénio. O uso de cavas e antigas bacias de rejeito reduz o investimento necessário para a disposição sub-aquática segura dos resíduos, uma vez que podem ser aproveitadas as estruturas de contenção construídas anteriormente para retenção de sólidos e água. Considerando que receberão nova destinação, tais estruturas necessitam de avaliação prévia quanto à capacidade de reter água e contaminantes a curto e longos prazos. Quando a disposição sub-aquática exige a construção ou alteamento de barragens, por outro lado, pode tornarse economicamente inviável. 24

7.1.2. Coberturas Secas. As coberturas secas, ou coberturas de solo, são uma alternativa quando os aspectos climáticos, topográficos, hidrológicos, ambientais ou económicos não indicam a inundação da área de disposição de resíduos como solução para mitigação da geração de drenagens ácidas. Estes tipos de coberturas podem ser classificadas quanto à sua finalidade, em:

a) Cobertura para controle da infiltração de oxigénio. Para que uma cobertura de solo seja eficiente na redução do fluxo de oxigénio, ela deve ser mantida saturada ou próxima a saturação com água (S> 90%). Isso ocorre pelo fato de que a difusão do oxigénio na água é significativamente menor que no ar. A condição de saturação implica que os vazios do solo estão unicamente preenchidos com água, retardando a difusão do oxigénio. As características ideais para esse tipo de cobertura são: 

Baixa permeabilidade e boa capacidade de retenção de água  –  solos de granulometria fina são os mais indicados para esse fim;



Escoamento superficial pequeno e lento  –  a ausência de declive aumenta a infiltração e diminui o escoamento superficial;



Minimização da transpiração  –  ausência de vegetação.

b) Cobertura para minimização do fluxo de água. O principal objectivo dessa cobertura é limitar a infiltração, reduzindo assim o volume de  percolado que atravessa a zona oxidada do interior da pilha de resíduo podendo alcançar as águas subterrâneas. Projectada com este objectivo, a cobertura deve optimizar a evapotranspiração, o escoamento superficial e a capacidade de armazenamento de água. As características ideais desse esse tipo de coberturas são: 

Baixa permeabilidade à água (K= 10−4  a 10−6Cm/s);



Elevada capacidade de armazenamento de água: obtida com o uso de solo com grau de saturação residual elevado (solos siltosos são melhores que solos argilosos ou compactados);



Uso camadas espessas (1 metro no mínimo);



Escoamento máximo  –  construção de declive;



Transpiração elevada.

Esse tipo de cobertura é muito similar àquelas utilizadas em aterros de resíduos sólidos urbanos. Ela pode consistir de uma camada de argila compactada, coberta com material. granular e uma camada para suporte da vegetação. Uma camada arenosa sob a camada de 25

argila pode ser usada como uma barreira capilar ou filtro. Alternativamente à camada de argila compactada pode ser utilizada uma geomembrana ou “liner” geossintético.

O uso de coberturas para controle do fluxo de água seria mais adequado em depósitos de resíduos de disposição antiga e já extensivamente oxidados, onde usualmente é encontrada grande quantidade dos produtos de reacções de oxidação e ácidos. Neste caso, o objectivo é diminuir ou interromper o transporte do material solúvel já oxidado. Uma barreira para minimização do fluxo de oxigénio, por sua vez, seria mais adequada para aplicação em depósitos de resíduos de disposição recente, pouco oxidados, e em áreas de reduzida precipitação de chuvas, onde o controle da disponibilidade de oxigénio para reacção de oxidação seria mais importante na redução da geração de drenagem ácida do que a redução do fluxo de água através do resíduo.

c) Cobertura para minimização do fluxo de oxigénio e água. Quando não se conhece em detalhe as características de geração de drenagem ácida do depósito ou quando tais depósitos contém, sabidamente, material de disposição recente e antiga, é indicado o uso de uma cobertura que tenha por objectivo reduzir simultaneamente o acesso da água e do oxigénio ao resíduo. Sistemas de cobertura com estas características, projectados para uso em regiões úmidas com elevados índices pluviométricos consistem, tipicamente, de uma camada de material argiloso compactado coberta por uma camada adicional, projectada para prevenir a erosão e oferecer suporte à vegetação. Estes sistemas usualmente incorporam, abaixo da camada argilosa, uma camada de material permeável, em geral arenoso, formando uma barreira capilar que auxilia na retenção de água no interior da camada argilosa, reduzindo as perdas por evaporação. (Figura 3). A manutenção do grau de saturação da camada argilosa garante a eficiência desse sistema de cobertura como barreira à difusão do oxigénio (Yanful, 1993; Yanful et al., 1993 e  Nicholson et al., 1989). Segundo Schackelford; Nelson, 1996, o efeito de barreira capilar resulta da ocorrência de fluxo não saturado através de uma camada de solo de granulometria fina sobrejacente a uma camada de solo de granulometria mais grosseira (por exemplo argila sobre areia, areia sobre  pedregulho, etc). O funcionamento de uma barreira capilar baseia-se nas propriedades hidráulicas de meios porosos não saturados e na capacidade de armazenamento de água do material utilizado na cobertura (Fredlund; Rahardjo, 1993).

26

Conforme discutido anteriormente, as condições climáticas predominantes na região onde se localiza a área de disposição devem ser levadas em conta para efeito do projecto das estruturas de retenção de contaminantes. Este cuidado deve ser estendido também aos  projectos da cobertura úmida ou seca. É importante ter em mente que um projecto de cobertura, desenvolvido para uma determinada área não pode ser transposto com sucesso para outro local de condições climáticas diferentes.

Figura n˚7: Esquema de uma barreira capilar típica.

O uso de coberturas (úmidas ou secas), embora reduza substancialmente o volume de DAM gerado e consequentemente, os custos de sistemas de tratamento de efluentes, não elimina por completo a necessidade destes sistemas. Na prática, uma solução integrada de prevenção e controle da geração de DAM envolve, em geral, o uso de coberturas, sistemas de drenagem (canais, diques, poços, etc) e uma unidade de tratamento de efluentes. Por outro lado, há casos em que os problemas causados pela DAM podem ser resolvidos satisfatoriamente com soluções simples, sem a aplicação de coberturas e envolvendo apenas a colecta e tratamento dos efluentes ácidos. É recomendável que, ao se escolher uma estratégia para mitigação da DAM, sejam comparados os custos e eficiência das alternativas envolvendo soluções com e sem o uso de coberturas.

27

8.

SISTEMAS DE TRATAMENTO DE EFLUENTES ÁCIDOS (DAM)

As alternativas mais comuns para o tratamento dos efluentes ácidos característicos de uma DAM envolvem a neutralização da acidez e consequente precipitação e imobilização das espécies dissolvidas.  Nestes sistemas, os agentes neutralizantes mais largamente utilizados são o calcário ()3, a cal virgem (CaO) ou a hidratada (Ca(OH)2) e a soda cáustica (hidróxido de sódio - NaOH) às vezes de forma combinada. A principal desvantagem do método reside no fato de que a lama resultante da precipitação tem alto teor de metais e, em caso de redissolução, os metais anteriormente imobilizados  podem ser transportados contaminando o meio ambiente. Reacções bioquímicas naturais conduzidas de forma controlada são também empregadas como uma das etapas do tratamento da DAM (Patiño, 2001; Kalin e Chaves, 2001; Kilty et al., 2001).

Os sistemas de tratamento com o emprego de agentes neutralizantes ou por meio de reacções  bioquímicas naturais podem ser classificados em activos e passivos. Denominam-se sistemas activos àqueles que fazem uso de energia mecânica para promover a mistura dos agentes neutralizantes com os efluentes da DAM. Nesta categoria encontram - se,  por exemplo, as estações de tratamento de efluentes dotadas de tanques agitados.  Nos sistemas  passivos, por outro lado, o tratamento é promovido por meio da passagem dos efluentes líquidos através de dispositivos estacionários (áreas inundadas, poços, canais, drenos) onde são colocados os agentes neutralizantes (sistemas passivos abióticos) ou onde é realizado o tratamento bioquímico (sistemas passivos bióticos). Os tratamentos passivos bióticos podem ser realizados em áreas inundadas classificadas em aeróbias ou anaeróbias.

8.1. Áreas inundadas aeróbias São caracterizadas por grandes superfícies e pequena lâmina de água onde atuam  predominantemente bactérias aeróbias. A pequena profundidade favorece a oxidação e os metais são precipitados na forma de hidróxidos. São recomendadas quando o pH do efluente a ser tratado é fracamente ácido;

8.2. Áreas inundadas anaeróbias São caracterizadas por grandes superfícies com substrato orgânico recoberto com uma lâmina de água de espessura superior à das áreas aeróbias. O substrato redutor favorece os processos 28

químicos e microbiológicos que geram alcalinidade e elevam o pH, ao mesmo tempo em que consomem oxigénio e reduzem a quantidade de sulfato. A presença de vegetação auxilia a estabilização do substrato e fornece matéria orgânica adicional, favorecendo as reacções de neutralização.

9.

CONCLUSÃO

Este trabalho abordou gestão de depósito de estéril e manuseio de resíduos minerais no campo

de mina conclui-se que os Resíduos sólidos gerados das operações de lavra e processamento mineral podem ser classificados preliminarmente em estéreis e rejeito. Para tal é necessário acomodar estes resíduos sólidos gerados no processo de lavra de forma racional isto é obedecendo os parâmetros Económico, Técnico, Ambiental e Social. Para a construção da pilha de Estéril e barragens de rejeito é necessário desenvolver estudos ou  pesquisa sobre o terreno com esta pesquisa permite-se conhecer a verdadeira grandeza do local a ser construído a pilha de Estéril ou barragens de rejeito. Estes resíduos sólidos podem causar drenagem ácida mineira caso haja uma má gestão dos mesmos.

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