6 grandes tendências na mineração do futuro que não podem ser ignoradas
Com o desenvolvimento da indústria, a demanda por recursos minerais continua a aumentar. Atualmente, tanto os países desenvolvidos quanto os em desenvolvimento consideram a posse e o desenvolvimento de recursos como medidas estratégicas. Como resultado, o desenvolvimento da mineração tem testemunhado o surgimento de inúmeras tecnologias e métodos de mineração eficientes, seguros e de baixo custo. É essencial acompanhar as tecnologias avançadas para desenvolver recursos de forma eficaz.
(I) Inteligência em Minas Subterrâneas
Atualmente, minas subterrâneas em todo o mundo buscam eficiência e segurança, o que leva a melhorias contínuas nos níveis de mecanização e automação. Tomemos como exemplo a Mina de Ferro Kiruna, na Suécia. A Mina de Ferro Kiruna é reconhecida pela produção de minério de ferro de alta qualidade (com teor de ferro superior a 70%) e é uma das maiores minas de ferro do mundo. Sua extração de minério de ferro tem uma história de mais de 70 anos, com a transição da mineração a céu aberto para a subterrânea. A inteligência da Mina de Ferro Kiruna se beneficia principalmente do uso de equipamentos mecânicos de larga escala, sistemas inteligentes de controle remoto e sistemas de gestão modernos. Sistemas e equipamentos de mineração altamente automatizados e inteligentes são essenciais para garantir uma extração segura e eficiente.
Desenvolvimento. A Mina de Ferro Kiruna utiliza um sistema combinado de desenvolvimento de poço e rampa. A mina possui três poços para ventilação e içamento de minério e estéril. Pessoal, equipamentos e materiais são transportados principalmente por meio de equipamentos sem esteiras, por meio de rampas. O poço principal de içamento está localizado na base da jazida de minério. Até o momento, a face de mineração e o sistema de transporte principal foram rebaixados seis vezes, com o nível de transporte principal atual em 1.045 m.
Perfuração, Carregamento e Detonação. A perfuração de túneis utiliza perfuratrizes jumbo equipadas com instrumentos de medição eletrônicos tridimensionais para o posicionamento preciso do furo. A perfuração de poços utiliza a perfuratriz Simba W469, controlada remotamente, produzida pela Atlas Copco da Suécia, com diâmetro de furo de 150 mm e profundidade máxima de 55 m. Esta perfuratriz utiliza um sistema a laser para posicionamento preciso, não é tripulada e pode operar em ciclos contínuos de 24 horas. O volume anual de detonação de minério pode chegar a 3 milhões de toneladas.
Carregamento, Transporte e Içamento Remotos de Minério. A perfuração, o carregamento, o transporte e o içamento nas plataformas da Mina de Ferro Kiruna alcançaram inteligência e automação, com sondas de perfuração e carregadeiras operando sem a necessidade de supervisão. O carregamento de minério utiliza a carregadeira Toro 2500E, controlada remotamente, com eficiência de 500 t/h por unidade. O sistema de transporte subterrâneo inclui correias transportadoras e transporte ferroviário automatizado. O transporte ferroviário automatizado normalmente consiste em 8 vagões de minério, que são vagões de descarga inferior automatizados para carga e descarga contínuas. Transportadores de correia transportam o minério automaticamente da estação de britagem para o dispositivo de medição, completando o carregamento e o descarregamento com o dumper do poço, tudo sob controle remoto.
Tecnologia de projeção de concreto controlada remotamente e tecnologia de reforço de suporte. O suporte do túnel utiliza uma combinação de concreto projetado, tirantes e tela. Isso é feito por pulverizadores de concreto controlados remotamente, com tirantes e tela de aço instalados por meio de plataformas de fixação.
(II) Aplicação cada vez mais difundida da tecnologia de lixiviação
Atualmente, a tecnologia de lixiviação é amplamente utilizada na recuperação de minérios de cobre, ouro, urânio, etc. de baixo teor. As tecnologias de lixiviação incluem lixiviação in situ, lixiviação em pilha e lixiviação por detonação in situ. Países como Estados Unidos, Canadá e Austrália geralmente utilizam lixiviação em pilha e lixiviação por detonação in situ para recuperar 0,15% a 0,45% de minérios de cobre de baixo teor, mais de 2% de minérios de óxido de cobre e 0,02% a 0,1% de minérios de urânio.
Tomando os Estados Unidos como exemplo, existem mais de 20 minas que utilizam lixiviação por detonação in situ para cobre. Por exemplo, a Mina Mike, em Nevada, e a Mina de Cobre Zonia, no Arizona, produzem cada uma mais de 2,2 toneladas de cobre por dia. A Mina Butte, em Montana, e a Mina Copper Queen Branch, em Montana, produzem de 10,9 a 14,97 toneladas de cobre metálico por dia. Nos EUA, a lixiviação de cobre representa mais de 20% da produção total, o ouro ultrapassa 30% e a grande maioria da produção de urânio provém da mineração por lixiviação.
(III) Tecnologia de Mineração de Poço Profundo
À medida que os volumes de recursos diminuem, as profundidades de mineração aumentam, frequentemente ultrapassando 1.000 m. Isso traz consigo muitas dificuldades e problemas não encontrados na mineração rasa, como aumento da pressão sobre o solo, temperaturas mais altas das rochas e maiores desafios em içamento, drenagem, suporte e ventilação.
Problemas comuns em minas de poço profundo:
Capacidade de Içamento. À medida que a profundidade da mineração aumenta, o primeiro problema encontrado é a capacidade de içamento da mina. Os guindastes atuais podem atingir uma altura máxima de içamento individual superior a 2.000 m, como em uma mina canadense com um içamento único mais profundo de 2.172 m e em uma mina de ouro sul-africana com uma profundidade de poço de 2.310,4 m. A capacidade dos equipamentos de içamento atende plenamente aos requisitos de grandes minas com poços profundos.
Temperatura da Rocha e Resfriamento por Ventilação. À medida que a profundidade da mineração aumenta, a temperatura da rocha também aumenta. Por exemplo, na Mina de Cobre e Zinco de Toyoha, no Japão, a -600 m (cerca de 1200 m da superfície), as temperaturas da rocha excedem 100 °C, mas muitos países estipulam que as temperaturas subterrâneas não podem exceder 28 °C. Minas de poço profundo geralmente aumentam o volume de ventilação subterrânea e resfriam o ar usando métodos de resfriamento a ar e a água. Ao selecionar um ou ambos, além de reduzir as temperaturas, deve-se atentar também para a redução da dissipação de calor de equipamentos mecânicos subterrâneos, equipamentos a diesel e os próprios equipamentos de refrigeração.
Gerenciamento da Pressão no Solo e Métodos de Mineração. Minas de poço profundo geralmente possuem um sistema completo de medição e monitoramento da pressão no solo, o que afeta diretamente a fluidez da produção e o nível dos custos de produção. Explosões de rochas são um problema proeminente na mineração de poço profundo. Para prever explosões de rochas, muitas minas instalam dispositivos de monitoramento microssísmico no subsolo, como a Mina Sunshine Silver dos EUA, que instalou monitoramento microssísmico a 2.254 m de altitude para monitoramento 24 horas por dia.
Combustão e Explosão Espontâneas. A mineração em poços profundos também pode apresentar combustão espontânea de minérios de sulfeto devido às altas temperaturas do minério e à autoexplosão durante o carregamento explosivo, o que requer bastante atenção.
Atualmente, a profundidade de mineração de minas não carboníferas na China geralmente não excede 700–800 m, mas nos últimos anos, alguns depósitos de minério enterrados em profundidades de cerca de 1.000 m estão sendo desenvolvidos, incluindo a Mina de Cobre Dongguashan sob a Tongling Nonferrous Metals Company e a Área de Mineração Jinchuan No. 2.
(IV) Trabalho de Proteção Ambiental de Minas
Em países estrangeiros, especialmente em países desenvolvidos, são adotadas medidas abrangentes para a gestão ambiental de minas. Padrões técnicos rigorosos se aplicam a águas residuais, gases de exaustão, escória, poeira, ruído, etc., descarregados das minas. Muitas minas de baixa qualidade não podem ser construídas ou colocadas em produção devido aos custos excessivos de tratamento ambiental.
Atualmente, há uma ênfase no exterior na criação de minas limpas e sem resíduos. A Mina de Carvão Walsum, na Alemanha, na região industrial do Ruhr, é um exemplo bem-sucedido. Ela utiliza lama de carvão da usina de lavagem de carvão, cinzas da geração de energia a carvão e rejeitos de rocha subterrânea britada, misturados com cimento, ativados e agitados, e então bombeados para o subsolo com uma bomba de PM para preencher os vazios. A mina não despeja resíduos sólidos externamente.
(V) Tecnologia de Mineração de Enchimento
Diferentes materiais de preenchimento são usados com base em condições variadas:
Suporte regional. Materiais de preenchimento rígidos de alta qualidade são necessários para reduzir o fechamento elástico do volume e os riscos de rupturas de rochas.
Controle de Estratos Rochosos. Os requisitos de qualidade do material de preenchimento não são rigorosos, mas é necessário um preenchimento em larga escala, e o preenchimento não deve encolher após a colocação.
Mineração com múltiplos veios. Os materiais de preenchimento exigem rigidez sob condições de baixa tensão para minimizar a deformação e o deslocamento da rocha.
Controle Ambiental. Para garantir que a parede suspensa esteja vedada e impeça o fluxo de ar através da área minerada, o material de enchimento não deve encolher, sendo necessário um enchimento de grande área.
Redução da elevação de estéril. Preparação e britagem de estéril no subsolo para materiais de enchimento, melhorando assim a eficiência.
Considerações atuais para preenchimento:
Concentrar esforços na formação de sistemas práticos e confiáveis. Pesquisar e desenvolver tecnologias de enchimento eficazes para integrar as operações de enchimento aos ciclos de mineração. Enfatizar a gestão dos sistemas de enchimento.
Pesquise tecnologias para otimizar sistemas existentes, incluindo distribuição de tamanho de partículas para materiais de enchimento de alta qualidade, processos aprimorados de preparação de material de enchimento em hidrociclones e britagem, e tecnologias de transporte otimizadas, como perda de pressão, desgaste, corrosão e projeto geral do sistema de enchimento.
Fortalecer a compreensão quantitativa dos processos de preparação, transporte, posicionamento e deformação de carga do material de enchimento para estabelecer as bases para uma mineração segura, estável e eficiente. Os processos de enchimento utilizados internacionalmente incluem o enchimento hidráulico com areia, o enchimento a seco, o enchimento com sólidos com alto teor de água e o enchimento cimentado. O enchimento cimentado é subdividido em: enchimento hidráulico com rejeitos segmentados (transporte por gravidade de alta concentração), enchimento hidráulico com outros materiais de enchimento (transporte por gravidade de alta concentração), enchimento por gravidade com pasta de rejeitos completa e enchimento com bombeamento de pasta de rejeitos completa. O método recomendado internacionalmente é o enchimento com bombeamento de pasta de rejeitos completa.
Atualmente, o Canadá possui 12 minas que utilizam enchimento de pasta de alta concentração, e a África do Sul e a Austrália também possuem novos sistemas de enchimento de pasta em operação. Os novos processos de enchimento atenderão melhor aos requisitos de proteção de recursos, proteção ambiental, melhoria da eficiência e desenvolvimento de minas. A mineração de enchimento terá perspectivas mais amplas na indústria de mineração do século XXI.
(VI) Mineração de Nódulos Polimetálicos Oceânicos
Nódulos polimetálicos ocorrem no fundo do mar a profundidades de cerca de 3.000 a 5.000 m. Para extraí-los, métodos de mineração viáveis são essenciais. Portanto, países em todo o mundo priorizam o desenvolvimento de métodos de mineração confiáveis e têm conduzido extensas pesquisas experimentais, algumas até mesmo realizando testes de mineração em águas profundas de média escala. Do final da década de 1960 até hoje, os métodos de mineração oceânica desenvolvidos e testados internacionalmente se dividem principalmente em três categorias: mineração com balde de linha contínua (CLB), mineração com veículo de controle remoto no fundo do mar e mineração com elevação de fluidos.
Método de Mineração com Balde de Linha Contínua (CLB). Este método foi proposto pelos japoneses em 1967. É relativamente simples, consistindo principalmente de um navio de mineração, um cabo de reboque, baldes e um navio de reboque. Os baldes são presos ao cabo de reboque em intervalos regulares e baixados até o fundo do mar. O cabo de reboque, acionado pelo navio de reboque, move os baldes para baixo, recolhe e sobe. Esta operação cíclica com corda contínua forma um circuito de coleta contínuo. A principal característica do CLB é sua capacidade de se adaptar a mudanças de profundidade e manter as operações normais. No entanto, a produção do CLB é de apenas 100 t/d, muito abaixo das necessidades da mineração industrial. Assim, o método de mineração CLB foi abandonado no final da década de 1970.
Método de Mineração com Veículo de Controle Remoto no Fundo Marinho. Este método foi proposto principalmente pelos franceses. O veículo de controle remoto no fundo do mar é um veículo de mineração submersível não tripulado, composto principalmente por quatro sistemas: coleta de minério, autopropulsão, controle de flutuabilidade e lastro. Sob monitoramento da nave-mãe de superfície, o veículo de mineração mergulha no fundo do mar de acordo com comandos para coletar nódulos. Uma vez cheio, ele emerge e descarrega nódulos no recipiente de recebimento da nave-mãe. A nave-mãe de superfície normalmente pode controlar vários veículos de mineração simultaneamente. Este sistema de mineração requer investimentos significativos e, com baixo valor do produto e sem benefícios econômicos por décadas, a Associação Francesa de Pesquisa e Desenvolvimento de Nódulos Oceânicos encerrou as pesquisas em 1983. No entanto, os princípios de coleta e transporte deste veículo de mineração são considerados promissores.
Método de Mineração por Elevação Fluida. Atualmente, o método internacionalmente reconhecido com maior potencial de aplicação industrial é a mineração por elevação fluida. Quando o navio de mineração chega à área de mineração, o coletor e a tubulação de elevação são conectados e gradualmente baixados para o mar. O coletor coleta nódulos de sedimentos do fundo do mar e realiza o processamento inicial. Utilizando elevação hidráulica ou pneumática, a água na tubulação sobe a uma velocidade suficiente para transportar os nódulos até o navio de mineração de superfície.
Com o advento do desenvolvimento e da utilização humana dos oceanos no século XXI, a tecnologia de mineração oceânica assume particular importância. O desenvolvimento da alta tecnologia moderna abriu caminho para a exploração dos recursos oceânicos, e sua formação e avanço terão um impacto positivo e de longo alcance na economia oceânica mundial, na cultura e na conscientização humana sobre os oceanos.
