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Revista Pensar Engenharia, v.6, n.1, Jan. 2018
Projeto De Pesquisa De Prospecção Do
Alumínio – Modelo Antigo Para Modelo Atual
Aluminum Prospection Project –
Antique Model For Current Model
Judison Júnio Borges1
Flávia C. S. Braga2
Resumo: O Alumínio (Al) é um importante minério na crosta terrestre. O alumínio metálico é um dos produtos de uso mais diversificado no mundo moderno. O Brasil possui 7,8% das reservas mundiais de alumínio e coloca-se em 3º lugar na produção mundial. Os principais estados produtores estão localizados na região Norte, mais precisamente, no Estado do Pará com as reservas mais expressivas (93,5%), ocorrendo ainda reservas importantes em Minas Gerais. Neste trabalho foi feito uma remontagem de um relatório de pesquisa datado de 1945 disponibilizado pelo DNPM (DEPARTAMENTO NACIONAL DE PROTEÇÃO MINERAL), referente a um depósito de bauxita localizado na cidade de Ouro Preto (MG), reestruturando-o para uma versão atualizada com a utilização de softwares, possibilitando uma melhor precisão nos resultados a partir dos dados informados, tendo como objetivo mostrar como a tecnologia pode ajudar no desenvolvimento de uma pesquisa mineral.
Palavras-chave: Pesquisa Mineral, Micromine, Alumínio.
Abstract: Aluminum (Al) is an important ore in the earth's crust. Metal aluminum is one of the most diversified products in the modern world. Brazil has 7.8% of the world's aluminum reserves and it is in the 3
rd place in world production. The main producing states are located in the North of Brazil, more precisely,
the Pará state, which has the most expressive reserves (93.5%). There are also important deposits in Minas Gerais state. In this work has been made a restructuring of a report dated from 1945, made by DNPM (DEPARTAMENTO NACIONAL DE PROTEÇÃO MINERAL) about the research of a bauxite deposit located in the city of Ouro Preto (MG). The data has been restructured and updated with the use of softwares, allowing a better precision in the results, with the objective to show how the technology can help in the development of a mineral research.
Keywords: Mineral Research, Micromine, Aluminum.
1 Graduando do curso Engenharia de Minas das Faculdades Kennedy-
2 Orientadora, professora do curso de Engenharia de Minas da Faculdades Kennedy – Flaviacsbraga@gmail.com
Revista Pensar Engenharia, v.6, n.1, Jan. 2018
1. INTRODUÇÃO
Foi realizado neste trabalho o levantamento de informações provenientes de um
relatório final de pesquisa confeccionado pelos autores Djalma Guimarães e Ifigênio
Soares Coelho em 1945, disponibilizado pelo DNPM (DEPARTAMENTO NACIONAL
DE PROTEÇÃO MINERAL), referente a um depósito de bauxita localizado na cidade de
Ouro Preto (MG). Ao compilar os dados de mapeamento e poços de sondagem foi
possível ter informações importantes como espessura e volume do depósito, e
correlacionar estes dados com alvos de bauxita presentes no contexto geológico
regional.
Na década de 40 não havia nenhuma tecnologia voltada para banco de dados
de mineração e modelamento de minério, e por isso esses trabalhos eram feitos
manualmente. Neste projeto fizemos uma remodelagem deste relatório com recursos e
ferramentas tecnológicas modernas com o propósito de confrontar os resultados e
verificar como a tecnologia contribui para o avanço e agilidade dentro dos processos de
pesquisa mineral.
Bauxita é um bem mineral presente principalmente em regiões tropicais do
planeta, onde se localizam grande parte dos países em desenvolvimento. É importante
que cada país conheça profundamente seu potencial mineral, para que assim possa
organizar sua exploração mineral de forma a impulsionar o crescimento econômico em
equilíbrio com o desenvolvimento sustentável. Por isso, é essencial que os países em
desenvolvimento tenham uma base de dados organizada e digitalizada, que
proporcione fácil acesso a informações de depósitos tanto ativos quanto os inativos.
Segundo Guimarães e Coelho (1945), autores do projeto de pesquisa, esta foi
realizada para o levantamento do volume de reserva de alumínio no Morro do Cruzeiro,
presente na localidade de Saramenha, na cidade de Ouro Preto, Minas Gerais.
Atualmente no local há as instalações da UFOP (Universidade Federal de Ouro Preto).
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Na época estava sendo instalada uma usina para beneficiamento do minério de
alumínio na região. Os autores ainda afirmam que não se possuía conhecimento
suficiente quanto à composição da bauxita e cita que a bauxita é uma provável mistura
de gibsita e diásporo. Dardenne, M. A. e Schobbenhaus, C. (2003), apresentam como
se dá o processo de formação de minério de alumínio laterítico na região do
Quadrilátero Ferrífero, onde fica localizada a área de pesquisa deste trabalho. Segundo
os autores supracitados as jazidas de bauxita são associadas principalmente às rochas
metassedimentares pré-cambrianas de baixo grau metamórfico, as quais pertencem
essencialmente ao Supergrupo Minas, e a sedimentos recentes de idade Eocénica.
A análise do relatório de Guimarães e Coelho (1945) e a conversão dos dados
para um banco de dados atual possibilitou acompanhar os processos de evolução de
uma pesquisa mineral, permitindo uma visão de como era feito anteriormente, quais as
metodologias usadas e como a tecnologia atual proporciona dados mais assertivos.
No trabalho apresentado objetivou-se entender os métodos e resultados das
pesquisas minerais que eram realizadas em meados do século passado, e converter
essa base de dados para um formato moderno. Para tanto foi retirado do relatório todas
as informações necessárias para montar uma nova base de dados e reformular o
relatório identificando as partes mais relevantes, utilizando-se de softwares modernos
(Exemplo: Micromine e ARCGIS), identificando as metodologias que eram utilizadas
para elaboração de um projeto de pesquisa de alumínio e fazendo uma projeção para
os dias atuais, observando a assertividade das informações e comparar os resultados
obtidos com os resultados demostrados no relatório.
2. REFERENCIAL TEÓRICO
O intemperismo químico das rochas mobiliza minerais e elementos químicos, e
tais transformações podem levar à reconcentração de algumas substâncias, gerando
depósitos minerais. Dado que o processo de intemperismo varia conforme o meio no
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qual se desenvolve (tipo e composição da rocha, clima, vegetação e relevo) e, em
consequência, os produtos do intemperismo também variam podendo gerar vários tipos
de depósitos. (BIONDI, 2003). O intemperismo pode formar depósitos minerais através
de dois processos de concentração: residual e supergênico. No processo residual
ocorre a lixiviação de várias substâncias, por intemperismo. As substâncias não
lixiviadas têm seus teores aumentados por concentração residual. O processo de
concentração supergênica caracteriza-se pelos elementos ou substâncias químicas
mobilizadas da zona oxidada gerada pelo intemperismo superficial (acima da superfície
freática) de rochas ou minérios, e precipitadas na zona de cimentação, (abaixo da
superfície freática), próximo ou junto à rocha ou minérios primários. (BIONDI, 2003).
A bauxita é uma mistura de óxidos e hidróxidos de alumínio, formada pelo
processo residual. A formação das bauxitas está intimamente ligada ao processo de
laterização, que compreende a formação de solo fortemente lixiviado por intemperismo
químico, que se desenvolve em climas tropicais a temperados úmidos. A bauxita é a
principal fonte mundial de alumina, entretanto existem diferenças significativas entre os
diversos jazimentos, caracterizando essa rocha para usos específicos, dependendo da
sua composição mineralógica e das impurezas associadas. Em especial, as bauxitas
caracterizadas como de grau refratário apresentam especificações particulares que
restringem as ocorrências na crosta terrestre. (ANJOS, F. V. e SILVA, J. B. (1983).
A bauxita não é considerada uma espécie mineral e, em uma classificação rígida,
o nome bauxita deve ser usado em alusão à rocha (bauxito). A gibbsita, a boehmita e o
diásporo são os minerais mais importantes contidos nas bauxitas. (ANJOS, F. V. e
SILVA, J. B. (1983).
3. MÉTODOS DE PESQUISA
A pesquisa mineral de bauxita, como qualquer outro minério, engloba uma fase
preliminar de reconhecimento geológico, seguida por uma fase de mapeamento de
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detalhe e campanha de análises químicas de amostras de superfície e sub-superfície
(coletadas ao longo de malhas de amostragem, em cortes de estrada, trincheiras ou
poços). Além disso, métodos geofísicos podem ser utilizados para auxiliar na
interpretação da posição do minério e suas dimensões. Após essa etapa é feita a
campanha de sondagem, e análise química das amostras de sonda. Com a compilação
dos dados de superfície e de profundidade é feita a cubagem do minério.
O método geofísico GPR (Ground Penetrating Radar) é eficaz para prospecção
da bauxita. Ele é utilizado para diferenciação de camadas de diferentes minerais, em
pequenas profundidades, identificando a espessura das camadas. Trata-se de um
método eletromagnético de geofísica rasa de imageamento de subsuperfície em alta
resolução, que se fundamenta na propagação e reflexão de ondas eletromagnéticas de
altas e baixas frequências.
Os principais métodos de sondagem aplicados na prospecção de bauxita são o
trado manual, realizado em pesquisas iniciais, e o sistema de testemunhagem a ar,
denominado "Air Core", que é um tipo de sondagem onde ao invés de se utilizar a água
como fluido, se utiliza o ar. Na pesquisa realizada por Guimarães, D. e Coelho, I.S.
(1945) o método de sondagem utilizado foi o trado manual.
Atualmente a determinação da composição química das bauxitas é feita através
dos métodos de Fluorescência de raios X (FRX) e Difração de raios X (DRX). Através
desses métodos é possível determinar os teores totais de óxido de alumínio (Al2O3),
óxido de sílica (SiO2), óxido de ferro (hematita Fe2O3) e óxido de titânio (TiO2) que são
os principais minerais encontrados em minérios bauxíticos, além de sua composição
mineralógica. Apesar de termos valores de análises químicas, o relatório não informa
qual método foi utilizado.
4. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS
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Do relatório pesquisado, extraiu-se um mapa onde estão presentes a
localização dos furos de sondagem realizados e as curvas de nível da região. Com
auxílio do software ARCGIS e do Google Earth, georeferenciou-se esse mapa (Figura
1).
Figura 1: Mapa topográfico do projeto de pesquisa realizado no Morro do Cruzeiro, Ouro Preto, com localização dos furos de sondagem.
Fonte: GUIMARÃES, D. e COELHO, I.S. (1945)
Utilizando-se o ARCGIS foi realizada a vetorização das curvas de nível em
formato shape, que corresponde ao formato de armazenamento de dados de vetor para
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registrar a posição, forma e atributos de feições geográficas (Figura 2). Criou-se um
shape de pontos para marcação da localização das bocas dos furos de sondagem e
calculou-se as coordenadas UTM, E (Leste) e N (Norte) de cada furo (Figura 2).
Confeccionou-se um TIN (Triangulated Irregular Network) a partir da
interpolação dos valores de altitude. No software ARCSENE utilizou-se o TIN para
cálculo das cotas correspondentes à boca de cada furo de sondagem.
Figura 2: Mapa com localização das curvas de nível e furos de sondagem confeccionado no ARCGIS.
Fonte: Elaborado pelo autor, (2017).
Com os dados de sondagem fornecidos pelo relatório, e as coordenadas UTM e
altitudes das bocas dos furos determinadas no software ARCGIS, foram confeccionadas
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duas tabelas, no EXCEL: Collar e Geology. Na primeira contam: coordenada UTM-N,
UTM-E, altitude da boca do furo e profundidade do furo (Tabela 1). Na segunda tabela
constam: metragem do início e metragem do fim de cada intervalo de rocha descrito em
cada furo (Tabela 2). Não foi necessária a inserção de dados do tipo Survey, visto que
todos os furos são pouco profundos (profundidade máxima de 9,2 m) e verticais.
Tabela 1: Informações da boca e profundidade dos furos, denominada de tabela Collar.
Furo UTM-E UTM-N Altitude Profundidade
P1 654998 7744743 1229.07 7
P2 654966 7744840 1226 1.35
P3 654935 7744938 1225.16 7
P4 654902 7745035 1212.16 4.9
P5 654965 7745165 1222.06 7.75
P6 654998 7745068 1223.74 9.2
P7 655028 7744971 1224.75 6.4
P8 655059 7744873 1227.67 7
P9 655094 7744776 1215.03 8.6
P10 655058 7745197 1231.44 5
P11 655092 7745100 1236 3.5
P12 655123 7745003 1236 9.2
P13 655156 7744905 1225.74 8
P14 655188 7744808 1206 6
P15 655156 7745230 1240.71 7.9
P16 655189 7745133 1244 5.8
P17 655220 7745037 1241.13 6.32
P18 655252 7744940 1238.33 7.4
P19 655284 7744841 1216.28 8
P20 655250 7745264 1236 7.1
P21 655281 7745166 1239.16 7.3
P22 655314 7745069 1236 6.7
P23 655345 7744972 1238.33 2
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P24 655378 7744875 1217.93 8
P25 655380 7745198 1240.82 5
P26 655412 7745102 1239.13 5.2
P27 655443 7745005 1238 6.6
P28 655475 7744909 1219.76 5
P29 655474 7745233 1238 1.3
P30 655507 7745135 1238 1.2
P31 655539 7745037 1239 5.3
P32 655570 7744940 1239 7
Fonte: Elaborado pelo autor (2017), Modificado de GUIMARÃES e COELHO (1945).
Tabela 2: Informações da descrição geológica dos furos, denominada de tabela Geology.
Furo de até litologia Furo de até litologia Furo de até litologia
P1 0 0.6 TERRA P8 1.9 7 TERRA P17 2.32 6.32 TERRA
P1 0.6 2.4 TERRA P9 0 1.6 TERRA P18 0 0.3 TERRA
P1 2.4 7 TERRA P9 1.6 8.6 TERRA P18 0.3 2.4 BAUXITA
P2 0 1.35 TERRA P10 0 5 TERRA P18 2.4 7.4 TERRA
P3 0 0.8 TERRA P11 0 0.8 ATERRO P19 0 8 TERRA
P3 0.8 2.5 TERRA P11 0.8 2.8 BAUXITA P20 0 1.4 TERRA
P3 2.5 7 TERRA P11 2.8 3.5 FILITO P20 1.4 3.1 BAUXITA
P4 0 1 TERRA P12 0 0.6 TERRA P20 3.1 7.1 TERRA
P4 1 2.4 ARGILA P12 0.6 5.2 BAUXITA P21 0 0.3 TERRA
P4 2.4 4.9 TERRA P12 5.2 9.2 FILITO P21 0.3 2.3 BAUXITA
P5 0 2.75 BAUXITA P13 0 8 TERRA P21 2.3 7.3 TERRA
P5 2.75 7.75 TERRA P14 0 6 TERRA P22 0 1.9 TERRA
P6 0 0.8 TERRA P15 0 1.6 TERRA P22 1.9 3.7 BAUXITA
P6 0.8 4.2 BAUXITA P15 1.6 2.9 BAUXITA P22 3.7 6.7 TERRA
P6 4.2 9.2 TERRA P15 2.9 7.9 TERRA P23 0 1.5 BAUXITA
P7 0 1.4 TERRA P16 0 1 TERRA P23 1.5 2 TERRA
P7 1.4 2.4 BAUXITA P16 1 3.8 BAUXITA P24 0 8 TERRA
P7 2.4 6.4 TERRA P16 3.8 5.8 TERRA P25 0 5 TERRA
P8 0 1.6 TERRA P17 0 0.2 TERRA P26 0 0.8 TERRA
P8 1.6 1.9 TERRA P17 0.2 2.32 BAUXITA P26 0.8 2.2 BAUXITA
P26 2.2 5.2 TERRA
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P27 0 0.2 TERRA
P27 0.2 1.6 BAUXITA
P27 1.6 6.6 TERRA
P28 0 5 TERRA
P29 0 1.3 TERRA
P30 0 1.2 TERRA
P31 0 0.3 TERRA
P31 0.3 2.3 BAUXITA
P31 2.3 5.3 TERRA
P32 0 7 TERRA
Fonte: Fonte: Elaborado pelo autor, (2017), Modificado de GUIMARÃES e COELHO
(1945).
Uma vez criadas as tabelas de Collar e Geology, importou-se estes dados para
o software Micromine e vetorizou-se o corpo de minério de bauxita em cada seção
sondada, conforme apresentado nas figuras 3, 4 e 5. A figura 6 apresenta os perfis
originais presentes no trabalho de Guimarães e Coelho (1945).
Figura 3: Seção contendo os furos P5, P6 e P7, de direção SW-NE.
Fonte: Elaborado pelo autor, (2017).
Figura 4: Visão geral dos corpos de bauxita vetorizados em cada seção (linhas vermelhas) em 3D. A seta verde indica a direção Norte.
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Fonte: Elaborado pelo autor, (2017).
A partir das curvas de nível criou-se no Micromine um Modelo Digital de
Terreno ou de Elevação (MDT) da área de estudo (Figura 5). O MDT é uma
representação matemática contínua da distribuição espacial das variações de altitude
numa área, e permite uma percepção rápida e prática das condições topográficas em
terceira dimensão.
Figura 5: Visão geral dos corpos de bauxita vetorizados em cada seção (linhas vermelhas) em 3D, plotado juntamente com o modelo digital de terreno. A seta verde
indica a direção Norte.
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Fonte: Elaborado pelo autor, (2017).
Com os dados vetorizados de bauxita por seção, foi confeccionado uma malha
triangulada através da ferramenta Build Wireframe do Micromine, que interpolou todas
as seções para geração do corpo de bauxita 3D (Figura 7). Após gerar o corpo de
minério identificou-se o extrapolamento deste sobre a topografia em alguns pontos,
fazendo-se necessário seu ajuste. Para tanto utilizou-se o comando denominado
Operações booleanas (Boolean Operations) do Micromine, para cortar o corpo de
bauxita gerado pelo MDT, e assim gerar um novo modelo 3D ajustado. O corpo de
bauxita ajustado é ilustrado nas figuras 8 e 9.
Figura 6: Exemplo de dois perfis originais do relatório de pesquisa de bauxita no Morro do Cruzeiro.
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Fonte: GUIMARÃES, D. e COELHO, I.S. (1945)
Figura 7: Primeiro modelo 3D gerado do corpo de bauxita. A seta verde indica a direção Norte.
Fonte: Elaborado pelo autor, (2017).
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Figura 8: Modelo do corpo do minério ajustado, cortado pelo MDT, visto em planta. A seta verde indica a direção Norte.
Fonte: Elaborado pelo autor, (2017).
Figura 9: Modelo do corpo do minério ajustado, cortado pelo MDT, visto em 3D. A seta verde indica a direção Norte.
Fonte: Elaborado pelo autor, (2017).
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5. Resultados
A partir do modelo 3D do corpo de bauxita obtido após o ajuste com o MDT, foi
feito o cálculo de seu volume e área, e comparação com os dados de cubagem do
corpo de minério fornecidos por Guimarães e Coelho (1945). O modelamento no
software Micromine forneceu os seguintes dados do corpo de minério:
Área encontrada: 234.894,508 m2
Volume encontrado: 265.153,032 t
Os dados de volume fornecidos pelo relatório de Guimarães e Coelho (1945)
foram:
Área total: 130.000 m2.
Volume total: 193.050 t
Densidade do minério: 2 g/cm³
Com base nas informações dadas da espessura das litologias, os perfis
vetorizados no Micromine se aproximaram dos desenhos das seções originais. Por isso,
acredita-se que o cálculo de volume de minério feito por Guimarães e Coelho (1945)
possa ter subestimado a quantidade de bauxita presente na região.
6. Conclusões
Na etapa de criação das tabelas de Collar e Geology dos furos de sondagem,
notou-se a desorganização desses dados ao longo do relatório base, o que dificultou
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essa etapa da pesquisa. O relatório estudado não demostra organização neste sentido,
os dados foram indicados ao longo do texto de forma confusa e não foram tabelados.
O volume e a área encontrados no software Micromine são 27,2% e 44,65%,
respectivamente, maiores quando comparados com os valores informados no relatório
de Guimarães e Coelho (1945). Devido ao fato dos cálculos de volume terem
provavelmente sido feitos à mão pelos autores supracitados, acredita-se que o valor por
eles calculado possa ter subestimado o volume real de minério presente no local.
A partir da remontagem dos dados do relatório de 1945, foi possível notar que
com os novos métodos de tecnologia é possível agilizar todo o processo de pesquisa
sendo possível conseguir resultados de maneira mais eficiente, rápida e precisa, tendo
algumas vantagens, tais como:
Otimização de tempo;
Diminuição de custos;
Precisão e assertividade dos cálculos;
Tomadas de decisão para o investimento;
Planejamento a curto, médio e longo prazo;
Otimização de recursos;
Atualização diária de banco de dados para estimativa de reserva;
Aumento da confiabilidade de reserva;
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7. REFERÊNCIAS
ANJOS, F. V. e SILVA, J. B. As usinas de produção de alumínio da ALCAN no Brasil – processo Bayer para produção de alumina e os processos eletrolíticos para a produção de alumínio. In: As usinas brasileiras de metalurgia extrativa dos metais não ferrosos, ABM, São Paulo: 1983. BIONDI, J. C. Depósitos do sistema mineralizador laterítico. In: BIONDI, J.C. Processos Metalogenéticos e os Depósitos Minerais Brasileiros. 1° edição. Curitiba, 2003. p. 377-383. DARDENNE, M. A.; SCHOBBENHAUS, C. Metalogênese do Brasil. Brasília, 2001. p. 312-319. GUIMARÃES, D.; COELHO, I.S. Bauxita do Morro do Cruzeiro. Ouro Preto: DNPM, 1945, 43 p. Relatório; http://acervo.cprm.gov.br/rpi_cprm/docreaderNET/DocReader.aspx?bib=COLECAO_DN
PM&PagFis=52925 – acesso em 19/09/2016
SCHELLMANN, W. Geochemical differentiation in laterite and bauxite formation, Germany, 1994, 13 p. Relatório.