O documento descreve um projeto de pesquisa e desenvolvimento da Metso para desenvolver um processo de mineração mais ecológico e eficiente no uso de recursos. O objetivo é reduzir o uso de energia em 30% e as emissões de gases de efeito estufa em 50% por meio de técnicas como desmonte seletivo de alta intensidade, britagem e transporte in-pit e pré-concentração.

1. Projeto de Pesquisa e
Desenvolvimento
(P&D)
Desenvolvimento de um
processo de mineração
eco-eficiente e com
melhor uso de recursos
2014
Autores:Autores:
KK DuffyDuffy
WW ValeryValery
AA JankovicJankovic
KK RungeRunge

2. © Metso© Metso
Um processo de mineração eco-eficiente e com
melhor uso de recursos
Introdução
Diante de
- Crescentes custos de energia
- Recursos hídricos limitados
- Exigências legais mais rigorosas
- Depósitos minerais mais pobres e de extração mais difícil
a indústria da mineração está buscando tecnologias e práticas
mais sustentáveis
A METSO PTI está realizando um Projeto de P&D :
“Desenvolvimento de um processo de mineração
eco-eficiente e com melhor uso de recursos”
2

3. © Metso www.metso.com
Um processo de mineração eco-eficiente e com
melhor uso de recursos
• Investigar tecnologias e práticas alternativas em mineração e
processamento mineral que reduzam a utilização de energia e água e as
emissões de carbono, enquanto minimizam a geração de resíduos e
maximizam valor
• Propor serviços de mineração eco-eficientes e fluxograma(s) para testes em
colaboração com uma empresa mineradora, tendo como meta reduzir o
uso de energia em 30% e a emissão de gases causadores do efeito
estufa em 50%
3
Objetivo e Meta
Objetivo:
Meta:
Procurando soluções que sejam tecnicamente e economicamente
viáveis para serem implementadas em um prazo razoavelmente curto

4. © Metso www.metso.com
Melhorar a eficiência energética –
Criando maior valor com menos impacto e, consequentemente,
melhor retorno econômico a partir do recurso disponível
• Empresas mineradoras precisam operar com maior eficiência para
atenderem às metas ambientais, mas também para continuarem
economicamente viáveis.
• Melhorar a eficiência de recursos (ser mais recurso-eficiente) pode
fazer a diferença entre um projeto ser viável ou não.
4
Visão Geral
Foco:
Um processo de mineração eco-eficiente e com
melhor uso de recursos

5. © Metso www.metso.com General PTI presentation 2014
Hoje – Processo de Mineração Convencional
5
Flotação Primária Remoagem Flotaçãode Limpeza
Perfuração e Desmonte
Escavadeira e Caminhão Britador Primário

6. © Metso www.metso.com
O Futuro – Mineração Eco- e Recurso Eficiente
6
Britageme
transportein-pit
Pré-classificação
do minério
Transporte
em ângulo
acentuado
Flotaçãode
partículasgrossas

7. © Metso© Metso
Desmonte seletivo de alta intensidade
(HISB – High Intensity Selective Blasting)
7
Antecedentes
Energia
específica
kWh/t
Custo
$/t
Perfuração &
Desmonte
0,1 – 0,25 0,1 – 0,25
Britagem 0,5 – 8 0,5 – 1
Moagem 10 - 35 2 – 5
• Espera-se que o Desmonte seletivo
de maior intensidade leve a mais um
degrau de avanço em eficiência
energética.
• Envolve aumentar e melhor distribuir a
energia utilizando sistemas avançados
de iniciação para:
- Melhorar a fragmentação na detonação
- Controlar a movimentação do minério e
minimizar sua diluição.
- Permitir detonação seletiva.
- Ondas de choques resultantes são
focadas para aumentar micro fraturas.
O desmonte é o estágio de
cominuição mais barato e de maior
eficiência energética
O desmonte é o estágio de cominuição
mais barato e de maior eficiência
energética

8. © Metso© Metso8
Benefícios
• Tamanho máximo controlado & mais finos
• ‘Top size’ ~350mm comparado a ~1m
• Redução de energia nas operações de
cominuição posteriores
• Otimização geral do sistema (custos/energia)
• Redução emissões gases do efeito estufa
• Melhor produtividade carga e transporte
• Melhor modelagem de previsão e ‘blending’
• Melhor estabilização geral do processo
• Melhor viabilidade de tecnologias
alternativas de pré-concentração e
carga/transporte
Estas melhorias são conseguidas
sem capital adicional
Desmonte seletivo de alta intensidade (HISB)

9. © Metso© Metso9
Testes em Escala Industrial
• Pequena detonação pré-teste realizada para calibrar um modelo de
fragmentação por explosivos
• Mudanças nos planos de fogo simuladas e dois planos escolhidos para teste.
• Razão de carga (powder factor) aumentada de 0,9 kg/m3 para 3,1 kg/m3
• Um polígono de detonação retangular (50 m x 10 m) será dividido em duas
zonas para testar os dois planos de fogo
• Medir impacto sobre a fragmentação por explosivos
Testes de High Intensity Blasting (HIB) em uma pedreira
de rocha dura no Brasil
Objetivo
Controlar a
distribuição de
energia para reduzir
o ‘top size’ enquanto
se previne o
ultralançamento,
onda de choque
aérea, pó e vibração
Cenário A Cenário B
Desmonte seletivo de alta intensidade (HISB)

10. © Metso© Metso10
Antecedentes
A movimentação de minério é responsável por cerca de 50 % do custo
operacional total de uma mina e gera a maior parte do pó e das
emissões de gases do efeito estufa (GEE)
• Entende-se por In-Pit Crushing and Conveying (IPCC) a utilização de
britadores totalmente móveis, semi-móveis ou de britadores fixos dentro da
mina junto com um sistema transportador para retirada do material.
• O IPCC pode eliminar o uso de diesel e é mais eficiente do que a operação
convencional com escavadeira e caminhão.
Interesse em IPCC está crescendo
devido ao:
• Declínio da qualidade dos depósitos
minerais
• Maior diferença de preço entre o
diesel e a eletricidade
• Falta de mão de obra qualificada
• Restrições ambientais + rigorosas
Britagem e transporte in-pit
(In-Pit Crushing and Conveying - IPCC)

11. © Metso© Metso11
Vantagens e Desvantagens
IPCC Escavadeira e Caminhão
Vantagens
• Alta capacidade
• Operação contínua
• Baixos custos operacionais
• Longa vida útil de equipamentos
• Menos emissões
• Melhor automação e segurança
• Sem dependência na disponibilidade
de pneus
Desvantagens
• Baixa ou média capacidade
• Operação descontínua
• Altos custos operacionais
• Menor vida útil de equipamentos
• Movido a Diesel
• Maioria dos acidentes ocorrem durante
carregamento & transporte
• Problemas com disponibilidade de pneus
Desvantagens
• Maior custo inicial com capital
• Menor flexibilidade de capacidade
• Maior complexidade em planejamento
da mineração
• Maior tempo entrega / desenvolvimento
Vantagens
• Baixo custo inicial com capital
• Flexibilidade de capacidade
• Apropriado para mineração seletiva
• Menor tempo entrega / desenvolvimento
Britagem e transporte in-pit
(In-Pit Crushing and Conveying - IPCC)

12. © Metso© Metso
IPCC é particularmente atraente em operações de
grande volume pois os custos de transporte
convencional por caminhão aumentam dramatica-
mente com a ampliação no tamanho da mina
• Porém, IPCC tem o potencial de reduzir, de maneira significativa, os custos
operacionais, necessidades relativas à mão de obra e às emissões para muitas
aplicações.
• Condições favoráveis à IPCC:
- Longa vida da mina
- Operação de alta capacidade
- Longa distância transporte
- Operação ‘Greenfield’
- Restrições relativas a emissões de carbono e/ou geração de pó
- Preço da eletricidade ($/kWh) inferior a 25% do preço do diesel ($/L)
- Restrições de mão de obra ou dificuldade em encontrar mão de obra qualificada
- Bancos longos e regulares e técnicas de ‘strip-mining’
12
Aplicabilidade
A implementação de IPCC requer cuidadosa avaliação dos fatores
geológicos, técnicos e econômicos específicos para cada operação
Britagem e transporte in-pit
(In-Pit Crushing and Conveying - IPCC)

13. © Metso© Metso
• Um sistema eficiente para implementar IPCC nas operações em
minas com taludes íngremes
• Remove o material pela rota mais curta
13
Transporte em ângulo acentuado
Transporte em ângulo acentuado ‘high angle conveying’ (HAC)
Britagem e transporte in-pit
(In-Pit Crushing and Conveying - IPCC)

14. © Metso© Metso
• Redução em emissões de gases do efeito estufa de100.000 –150.000
toneladas de CO2/ano
• Custos operacionais são tipicamente 20% – 60% menores do que um
sistema de pá e caminhão, com um sistema totalmente móvel IPCC
sendo o mais frugal
• A necessidade energética de um sistema de correia transportadora é
por volta de 20% daquilo que se necessita para o transporte por
caminhão
14
Benefícios
Os maiores benefícios seriam alcançados nas grandes operações
a céu aberto que necessitam movimentar altos volumes de
material ao longo de grandes distâncias.
Britagem e transporte in-pit
(In-Pit Crushing and Conveying - IPCC)

15. © Metso© Metso
Pré-Concentração
15
Antecedentes
• A cominuição é o maior
consumidor de energia no
processamento mineral (até 70%)
• Remover o material estéril antes
da cominuição pode reduzir o
consumo de energia e água e o
custo operacional por tonelada de
produto de maneira significativa
Remoção de material estéril
com o maior tamanho de
partícula possível
Oportunidades:
• Peneiramento após a fragmentação
inicial
• Classificação do Minério Bruto
Impactos - Consumo Energia, Geração de Gases Estufa
Todas as Operações de Mineração e Processamento Mineral

16. © Metso© Metso16
Por Peneiramento
Exemplo:
• 85% recuperação de urânio em apenas 60% da massa
• Enriquecimento de <0,07% para 0,10% de urânio
• Minerais valiosos com
frequência são mais
moles e mais friáveis
do que minerais ganga
• Concentração de
minerais de valor em
frações fina após
estágios iniciais de
fragmentação
• Exemplos em várias
commodities:
- urânio
- platina
- ouro
- Metais de base
0.06
0.07
0.08
0.09
0.10
0.11
0.12
0.13
0.14
0.15
0.16
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
-20 -50 -100 +100
CumulativeUraniumGrade(%)
CumulativeMassandUraniumRecovery(%)
Size Fraction (mm)
Recovery,grade and size relationshipfor a Uranium Ore
Mass Recovery
Uranium Recovery
Grade
Recuperação, teor e relação de tamanho para um Minério de Urânio
MassacumulativaeRecuperaçãodeUrânio(%)
Pré-Concentração

17. © Metso© Metso17
Por Peneiramento - Aplicação
PENEIRAMENTO
Alta capacidade
Baixo custo
Baixo risco técnico
• A relação entre tamanho de partícula e teor
é comumente conhecida na indústria
• Muito difícil de medir/amostrar
Telfer
Ensaios de Pré-peneiramento
Bougainville Copper
Planta de Pré-peneiramento
• Comissionada em 1987
• Peneira 6000 tph a 32 mm
• Aumentou produção e
utilização de recursos
• Através da redução do teor
de corte e aumento da
produção do concentrador
• Amostras ROM
• Cut-size 50mm e
100mm
• Amostragem
‘falling stream’
• 75% ouro em
50% de massa
• Alta variabilidade
Fonte: Bowman and Bearman - 2014
Pré-Concentração

18. © Metso© Metso18
Classificação de minério por sensor
• Largamente empregada nas indústrias de
matérias primas e reciclagem
• Porém, somente aplicada em algumas áreas
na indústria da mineração
• Tecnicamente viável e oferece benefícios
significativos (aumentando a eficiência em
energia e água) para as aplicações de nicho,
de pequena escala, e para tipos específicos
de minérios
• Não apropriada para a pré-concentração
em operações mineradoras grandes
(produção é limitada)
• A pré-concentração requer que a
classificação do minério seja aplicada a
quantidades de minério a granel
Tecnologia Atual
(separação de partículas individuais)
Pré-Concentração

19. © Metso© Metso
Classificação de minério a granel
Sensor ou combinação de sensores
Sistema de controle
(decisão aceitar /
rejeitar
Portão de
desvio
Valioso Rejeitado
• Utiliza sensores para medir a qualidade do minério a granel como, por
exemplo, em uma correia transportadora com plena carga
• Requer sensores penetrantes e rápidos (colaboração – especialistas em
sensores)
• A Metso desenvolveu desenhos conceituais de sistemas mecânicos de desvio
(na mina e fixos)
Pré-Concentração
Alimentação à usina ou
transportador móvel in-pit
(correia transportadora com
3.600 t/h, 5m/s)
Material de valor Material estéril

20. © Metso© Metso
Benefícios
• Melhorar alimentação da planta / remover
rocha estéril
• Redução de diluição / perdas de minério
• Para as operações já existentes, aumenta
a produção para o mesmo equipamento
ou planta
• Em novas operações, reduz infraestrutura
de processamento necessária para o
mesmo volume de produção
• Upgrade do material abaixo do teor de
corte para estender a utilização dos
recursos
• Redução em uso de energia, emissões de
GEE e perdas de água por tonelada de
produto
• Menos rejeitos finos úmidos
• Redução das necessidades de transporte
de minério (carregamento / caminhão /
correia transportadora)
20
738
811
-1000
-500
0
500
1000
0 5 10 15
NPV(MillionUS$)
Ano
NPV Cumulativo
Base Case With Sorting
Pré-concentração
aumenta teor de
aliment. planta a
0,62% Cu
Impacto da Pré-concentração sobre o
NPV (Valor Presente Líquido)
200 Milhões de toneladas depósito cobre
Capacidade fixa da planta 40.000tpd
0,52% Cu teor de aliment., 15 anos LOM
Exemplo: Mina de Cobre 8 Mtpa
US$ 28,8 milhões de valor perdido
por ano devido a diluição de teor
de alimentação. Controle de
qualidade com pré-classificação
pode reduzir perdas por diluição
Pré-Concentração

21. © Metso© Metso
Circuitos de cominuição eco-eficientes
21
Antecedentes
A cominuição é o maior consumidor
de energia no processamento de
minérios (até 70%)
• Novos circuitos de cominuição
podem incluir tecnologias
alternativas tais como:
- Moinhos de Rolos Verticais (VRM)
- Britador de Rolos de Alta Pressão
(HPGR) como o HRC da Metso
- e moinhos como o Vertimill da Metso
• Nos circuitos de moagem a úmido
existentes
- A substituição de ciclones por
peneiras de finos poderá melhorar a
eficiência

22. © Metso© Metso22
Tecnologias alternativas e fluxogramas inovadores
• Tecnologias como VRM, HPGR e moinhos de atrição são mais eficientes
do que moinhos convencionais (menor energia específica geral)
• VRM e HPGR oferecem vantagens adicionais
- Processos a seco (minimiza perdas de água)
- Sem corpos moedores em aço – energia incorporada
• Novos arranjos de fluxogramas como um HPGR seguido de moinhos de
atrição (‘stirred’ mill) têm o potencial de reduzir a energia de cominuição
de maneira significante
Testes em escala piloto
indicam que tanto o HPGR
quanto o VRM tem o potencial
de proporcionar economias
significativas de energia além
de benefícios para o processo
VRM 25% – 40% mais eficiente em
energia do que moinho de bolas para
uma cominuição semelhante.
HPGR em circuito fechado com aero-
classificador 20% – 30% mais eficiente
do que moinho de bolas até a moagem
final
Circuitos de cominuição eco-eficientes

23. © Metso© Metso23
Peneiramento de finos
• Nos circuitos a úmido existentes
- Moinho de bolas em circuito fechado com hidrociclones predomina
atualmente
- Economia de energia de 15 – 25% com uso de peneiras em vez de ciclones
- Economia ainda maior para minerais valiosos de alta densidade
Capacidade do cir-
cuito de moagem
poderá crescer em
até 50% para os
minérios de
magnetita
Colaboração
n
Maior capacidade do circuito
Alimentação
Peneira de
finos Maior eficiência de
classificação
Produto
Moinho de Bolas
Menor carga circulante
Circuitos de cominuição eco-eficientes

24. © Metso© Metso
Flotação de partículas grossas
24
Antecedentes
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
90.0
100.0
+425um
+300um
+212um
+150um
+106um
+75um
+53um
+38um
CS1
CS2
CS3
CS4
CS5
-CS5
CircuitRecovery(%)
Size Fraction
Recuperação
por Flotação cai
significativamente
para as partículas
grosseiras
A etapa de flotação não consome muita energia, mas a flotação de
partículas mais grossas poderia proporcionar uma redução significativa
na energia de cominuição
• Flotação a 0,3 mm em
vez de 0,1 mm poderia
reduzir energia de
cominuição em 30% a
50%.
• Flotação preliminar de
material grosso,
seguido de remoagem
e limpeza de uma
quantidade muito
menor

25. © Metso© Metso25
Estratégias para melhorar a flotação de partículas grossas
Colaboração
1. Melhorar a flotação de partículas grossas nas células existentes
• Programa de testes com célula piloto
da Metso (3m3) analisando:
- Turbulência (design da célula,
velocidade do rotor, tamanho do
rotor, densidade da alimentação)
- Tamanho de bolha
- Estabilidade de espuma
- Tempo de residência da espuma
- Condicionamento / flotação em
separado (grossos e finos)
- Adição de reagente por aerossol
Flotação de partículas grossas

26. © Metso© Metso26
Colaboração
2. Avaliação de Tecnologias Alternativas
• Flotação em leito fluidizado
• A tecnologia alternativa mais
promissora para melhorar a
flotação de partículas grossas
• Utiliza água de fluidização aerada
Estratégias para melhorar a flotação de partículas grosseiras
Flotação de partículas grossas

27. © Metso© Metso27
3. Otimização da interação moagem/flotação
• Compreendendo o efeito
das tecnologias de
moagem (mecanismos de
fragmentação)
- Formato da distribuição
granulométrica
- Fragmentação preferencial
• E o impacto sobre o
desempenho da flotação
10
100
1 10 100 1000
MassPercentPassing
Size (microns)
Hammer
Mill
Piston &
Die
Estratégias para melhorar a flotação de partículas grossas
Flotação de partículas grossas

28. © Metso© Metso
Otimização da recuperação de água
28
Filtragem e empilhamento de rejeitos seco
A maior parte da água consumida na
mineração é perdida por evaporação
nas barragens de rejeitos,
aprisionamento e infiltração
• O empilhamento seco de rejeitos
filtrados é uma ação cada vez mais
considerada, especialemnte em
áreas com alta atividade sísmica ou
suprimentos hídricos limitados
• Os custos de recuperação e de
fechamento tem uma redução
significativa
- Menor área (footprint)
- Construção mais fácil
- Reabilitação progressiva
O sistema de gerenciamento de
rejeitos secos na mina de minério
de ferro Karara da Gindalbie Metals
é o primeiro deste tipo na Austrália.
Ele representa um investimento
significativo na capacidade de
reciclar água, permitindo que o
projeto reduza seu consumo de
água em cerca de um terço.

29. © Metso© Metso
Benefícios
29
Redução no consumo de energia e nas emissões de gases estufa
Economias de Energia
Estimativa conservadora:
> 35 % de economia de
energia para processo geral
Potencialmente muito maior
Emissões de Gases
Efeito Estufa (GEE)
Na produção de metais, a
quantidade de GEE
produzida acompanha de
perto o consumo de energia
Estimativa de Economia de Energia Resultante de um
Processo de Mineração Eco-eficiente e Recurso-eficiente
PorcentagemdeEnergiaTotalparaProcesso
Convencional(%)
Outra
Separação
Moagem
Britagem
Apoio à Mina
Transp. Minério
Escavação
Desmonte
Perfuração

30. © Metso www.metso.com30
Economia de água
Energy Savings
Conservative estimate:
> 35 % energy saving
for overall process if all
components implemented
Potentially much higher
Consumo geral
de água pode ser
reduzido em mais
de 40 %
As maiores
economias de
água são
possíveis através
da aplicação de
filtragem e
empilhamento
seco de rejeitos
Benefícios
Estimativa de economia de água resultante de um processo de
mineração eco-eficiente e recurso-eficiente
PorcentagemdeÁguaTotalparaProcessoConvencional(%)
processo
convencional
mineração
pré-concentração
cominuição a
seco e flotação
de partículas
grossas
filtragem e
empilhamento
seco
processo
mineração eco- e
recurso-eficiente
Processo Convencional Mineração Economia Água Processo Mineração Eco- e Recurso-eficiente

31. © Metso www.metso.com
• Inerentemente, a melhora da eficiência da operação em geral irá reduzir
os custos, o consumo de energia e água, e reduzirá as emissões por
tonelada de produção
• Assim, melhora-se o retorno econômico da operação enquanto se reduz
o impacto sobre o meio ambiente
• As empresas mineradoras precisam operar com maior eficiência para
atender às metas ambientais, mas, também, para continuarem
economicamente viáveis
• Melhorar a eficiência em recursos (ser mais recurso-eficiente) pode
fazer a diferença entre um projeto ser viável ou não
31
Eficiência de recursos
Eficiência de recursos
Maximizar a recuperação de valor de um depósito mineral, enquanto se reduz
o impacto
Benefícios

32. © Metso www.metso.com
Próximos passos e desafios
• O trabalho fundamental está quase pronto
• Resultados muito promissores em várias áreas
• Iniciando testes industriais em algumas áreas
• Buscando parcerias em mineração
- Para desenvolver ainda mais os conceitos
- Realizar testes nos locais de operação
- Sermos pioneiros na inauguração de novos processos
em projetos ‘Greenfield’ (novos empreendimentos)
- Para validar a viabilidade e praticidade econômica dos
conceitos
- Quantificar os benefícios da eco-eficiência
Unlocking Energy Efficiency in
the Mining Process
32

33. company/metso metsogroup metsoworldmetsoworld metsogroup
www.metso.com