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1. Barragem de Rejeito
1.1 Introduo
Rejeitos so partculas slidas oriundas da concentrao de minrios, as quais no
possuem valor econmico ou mesmo tecnologia disponvel para seu beneficiamento. Estes
materiais podem exibir caractersticas mineralgicas, geotcnicas e fsico-qumicas variveis,
dependendo do processo de beneficiamento e do tipo de minrio que os originam (Abro,
1987).
No Brasil, a maior parte dos rejeitos descartada das Unidades de Concentrao na
forma de polpa, uma mistura de gua e slidos, e armazenados por uma barragem ou dique.
Estes materiais apresentam basicamente trs tipos de comportamento: lquido sobrenadante,
com tendncia floculao das partculas de menor tamanho; rejeito em processo de
sedimentao apresentando comportamento semilquido a semiviscoso, e rejeito em processo
de adensamento comportando-se como um material particulado.Uma barragem de rejeito uma estrutura de terra construda para armazenar resduos
de minerao, os quais so definidos como a frao estril produzida pelo beneficiamento de
minrios, em um processo mecnico e/ou qumico que divide o mineral bruto em concentrado e
rejeito. As barragens de rejeitos so construdas, em alguns casos, com a utilizao do prprio
rejeito, com um dique de partida normalmente construdo em solo compactado.As caractersticas dos rejeitos variam de acordo com o tipo de mineral e de seu
tratamento em planta (beneficiamento). Podem ser finos, compostos de siltes e argilas,
depositados sob forma de lama, ou formados por materiais no plsticos, (areias) que
apresentam granulometria mais grossa e so denominados rejeitos granulares (Espsito,
2000). Os rejeitos granulares so altamente permeveis e contam com uma boa resistncia ao
cisalhamento, enquanto os rejeitos de granulometria fina, abaixo de 0.074mm (lamas),
apresentam alta plasticidade, alta compressibilidade e so de difcil sedimentao.
De acordo com Chammas (1989) o rejeito em forma de polpa passa por trs etapas de
comportamento:
Comportamento de lmina lquida, com floculao das partculas de menor tamanho.
Em processo de sedimentao, apresentando comportamento semilquido e semi-
viscoso.
Em processo de adensamento, comportando-se como um solo. importante
mencionar que o rejeito no propriamente um solo, mas para fins geotcnicos seu
comportamento considerado equivalente a de um solo com caractersticas de baixa
resistncia ao cisalhamento.
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1.2 Transporte e Descarga de Rejeitos
Os rejeitos so transportados em forma de polpa, sendo algumas vezes por gravidade
atravs de canais ou por meio de tubulaes, com ou sem sistemas de bombeamento,
dependendo das elevaes relativas entre a planta de beneficiamento e o local onde ser
descartado. O sistema de tubulao dimensionado com base na velocidade mnima de fluxo
necessria para evitar que as partculas no estado slido do rejeito se sedimentem e obstruam
a tubulao. Esta velocidade depende tanto da densidade da polpa, como do tamanho das
partculas, variando aproximadamente entre 1.5 a 3.0 m/s. Atualmente, se usam tubulaes de
polietileno de alta densidade (HDPE).
A polpa de rejeitos usualmente abrasiva e de alta viscosidade, sua densidade
definida como a razo entre o peso de slidos pelo correspondente peso da polpa, variando no
intervalo entre 0.15 a 0.55.
A disposio dos resduos em uma praia de rejeitos pode ser efetuada em um ou emvrios pontos de descarga (spigotting) como se mostra na figura 1.
Normalmente o lanamento dos rejeitos realizado com a utilizao de hidrociclones
ou canhes. No caso de canhes o processo de separao granulomtrica ocorre na prpria
praia em funo da velocidade de descarga, da concentrao e das caractersticas
mineralgicas do rejeito, enquanto que no caso de hidrociclones uma primeira classificao
granulomtrica feita antes do lanamento (Ribeiro et al, 2003).
1.3 Comportamento de Rejeitos
O rejeito passa por uma srie de transformaes fsicas ao longo do tempo durante sua
disposio, conforme apresentado na tabela 1.
Figura 1Mtodos de descarga perimetral a) pontos mltiplos (spigotting); b) descarga pontual.
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Tabela 1Importncia do fenmeno durante o ciclo de operabilidade (adotado do Lopes de Oliveira e Zyl,
2006).
Tabela 1.
1.4 Segregao hidrulicaA segregao hidrulica um processo de disposio onde partculas de diferentes
tamanhos so dispostas a distncias especficas em relao ao ponto de lanamento. A
segregao hidrulica apresenta um efeito direto na distribuio granulomtrica e nas
condies de fluxo ao longo da praia (Bhering, 2006).
De acordo com Vick (1983), durante o processo de disposio hidrulica se espera
uma zona de alta permeabilidade nas reas prximas ao ponto de descarga (rejeitos
granulares), assim como uma zona de baixa permeabilidade situada mais distante do ponto de
lanamento (rejeitos finos) com uma zona de permeabilidade intermediria entre as mesmas
(figura 2.2). A disposio hidrulica cria tambm caractersticas estruturais tpicas como
estratificao, acamamentos, microestruturas, etc.
Segundo Blight (1994) em rejeitos arenosos a segregao granulomtrica ocorrida na
praia gera o arraste das partculas finas para locais mais distantes do ponto de lanamento dos
rejeitos, com reduo da condutividade hidrulica em funo da distncia do ponto de
lanamento (figura 2.3). A condutividade hidrulica mdia k foi estimada por aquele autor em
funo da distribuio granulomtrica e a equao de Sherard (1984):
onde k representa a condutividade hidrulica em (cm/s) e d15o dimetro efetivo em milmetros.
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Figura 2Zonas de diferentes permeabilidades causadas por segregao hidrulica.
Figura 3Variao do coeficiente de permeabilidade em funo da distncia do ponto de lanamento na
Praia (Blight, 1994).
1.5 Evaporao
No processo de disposio de rejeitos, normalmente o intervalo de tempo entre o
lanamento de camadas consecutivas suficiente para permitir o ressecamento da camadaanterior lanada (figura 2.4). medida que o grau de saturao diminui, a suco desenvolvida
pode ser suficientemente alta para aumentar a resistncia do material, formando um perfil
geotcnico com caractersticas de pr-adensamento, o que contribui na minimizao de
recalques aps o final da disposio (Fahey et al, 2002).
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Figura 4Ressecamento da superfcie do reservatrio de rejeito (Bhering, 2006).
1.6 Sedimentao
No momento da disposio dos rejeitos, algumas regies da camada tornam-se mais
densas que outras, dependendo do tipo de disposio. Disposies turbulentas tenderiam a
provocar maiores ndices de vazios nas camadas.
1.7 Adensamento
Adensamento o processo que envolve a ocorrncia de deformaes e aumento da
tenso efetiva no material, com o consequente aumento de sua resistncia, devido
dissipao dos excessos de poropresso ao longo do tempo. A polpa depositada no
reservatrio possui considervel quantidade da gua no momento de sua disposio, sendo
fundamental a existncia de um sistema de drenagem eficiente para garantir a ocorrncia do
adensamento.
A permeabilidade dos rejeitos diminui significativamente medida que o adensamento
avana, as camadas inferiores tornando-se menos permeveis com o tempo e o sistema de
drenagem nessas camadas deixando de ser eficazes (Bhering, 2006).
No momento de lanamento de resduos de densidades muito baixas no reservatrio,
existe a ocorrncia de sedimentao e adensamento simultaneamente. No comportamento da
mistura lquido-slido, a diferena entre sedimentao e adensamento feita usualmente em
termos da ocorrncia ou no das tenses efetivas. Quando no h contato entre gros, o
comportamento da camada de resduos governado pela teoria da sedimentao (McRoberts
& Nixon, 1976), enquanto a teoria do adensamento seria aplicvel quando tenses efetivas
entre partculas slidas fossem desenvolvidas. As propriedades de deformabilidade e
permeabilidade variam significativamente ao longo do tempo, necessitando-se de uma teoria
do adensamento a grandes deformaes para um tratamento rigoroso do assunto.
Adicionalmente, os recalques gerados nos rejeitos no so somente provocados pelo
adensamento, mas tambm pelo ressecamento, com a formao de uma crosta superficial comcaractersticas de material pr-adensado.
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1.8 Caractersticas Geotcnicas do Comportamento do Rejeito
Fahey et al. (2002) consideram que a mineralogia da frao argilosa pode ter uma
importante influncia no comportamento de rejeitos. Por exemplo, uma pequena porcentagem
de montmorilonita afeta significativamente a taxa de sedimentao, compressibilidade e
permeabilidade das camadas.
Os processos de beneficiamento do mineral aos quais a rocha submetida afetam a
distribuio granulomtrica e a forma das partculas no rejeito assim gerado (Troncoso, 1997).
De acordo com Gumieri et al. (1998) os rejeitos provenientes do beneficiamento de
minrio de ferro normalmente pertencem ao grupo com granulometria de areias finas e mdias,
possuindo alta permeabilidade e baixa compressibilidade, com ocorrncia de sedimentao e
adensamento em tempos relativamente curtos o que, sob ponto de vista geotcnico, os
classificaria como materiais favorveis. Por outro lado, segundo os mesmos autores , rejeitos
com granulometria de silte, produzidos no beneficiamento de ouro e alumnio, possuemelevada plasticidade e apresentam maior dificuldade de sedimentao e adensamento.
Espera-se que o coeficiente de permeabilidade de rejeitos varie entre os valores 10-4
m/s, para rejeitos arenosos, at 10-11 m/s, para rejeitos argilosos finos bem consolidados
(Bhering, 2006). Devido natureza estratificada da deposio de rejeitos em camadas, h
considervel variao entre os valores do coeficiente de permeabilidade nas direes vertical
kv e horizontal kh, geralmente com a relao kh / kv variando no intervalo entre 2 a 10 para
depsitos de rejeitos arenosos razoavelmente uniformes.
Tanto os rejeitos arenosos ou lamas so mais compressveis que a maioria dos solos
naturais de tipo similar. A compressibilidade determinada pelo ensaio de compresso
confinada (ensaio de adensamento), comumente usado na mecnica dos solos para avaliar a
compressibilidade de argilas. Para rejeitos arenosos o valor do ndice de compressibilidade Cc
varia geralmente entre 0.05 a 0.1, enquanto para a maioria de lamas de baixa plasticidade Cc
se situa entre 0.2 a 0.3. O coeficiente de adensamento cvpara depsitos de rejeitos arenosos
geralmente varia entre 0.5 cm/s a 100 cm/s, enquanto que para lamas varia entre 10 -4cm/s a
10-2cm/s.
Rejeitos granulares constitudos por partculas esfricas e arredondadas tm ngulos
de atrito sensivelmente menores que os de partculas angulares. Para valores de tensesconfinantes elevadas, o ngulo de atrito dos rejeitos granulares compactos pode ser da mesma
ordem de grandeza que os valores correspondentes aos rejeitos granulares fofos. A resistncia
ao cisalhamento dos rejeitos granulares compactos, depois de atingir um valor mximo
(resistncia de pico), decresce at se estabilizar em torno de um valor definido como
resistncia a volume constante (resistncia residual). A resistncia a volume constante da
mesma ordem de grandeza da resistncia dos rejeitos granulares no estado fofo (Cavacalte et
al., 2003).
Para o caso da anlise da estabilidade do talude de jusante de uma barragem, a
determinao da posio da linha fretica torna-se um elemento crtico. Este posicionamento
est condicionado aos seguintes trs fatores: a) localizao do lago de decantao em
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relao crista da barragem; b) o efeito da variao da permeabilidade no reservatrio devido
segregao hidrulica; c) o efeito das condies de permeabilidade da fundao da
barragem.
Notamos que o comprimento da praia vai depender da localizao da linha fretica.
Com fins de estabilidade recomendvel ter um comprimento considervel da praia, isso vai
se conseguir com uma distribuio eficiente do sistema de drenagem.
1.9 Fatores que influenciam a escolha do local de implantao de barragens de
conteno de rejeito
So muitas as variveis que se consideram na escolha de locais para a implantao de
barragens de rejeitos. A seguir, apresentada uma reviso dos principais fatores a considerar
neste tipo de tomada de decises a partir da experincia de alguns autores reconhecidos, que
servir de base para a aplicao da metodologia de tomada de decises por anlisehierrquica na seleo de reas para barragens de rejeitos.
1.9.1 Brawner e Campbell (1973)
Brawner e Campbell enfatizam que cada mina e cada local tem caractersticas
diferentes e nicas, e sugerem um guia que serve como base para o projeto e planejamento da
construo da barragem de rejeitos, apresentado na Figura 11. importante notar que cada
projeto tem que minimizar as perdas e maximizar os benefcios dentro dos requerimentos de
estabilidade, segurana e aspetos ambientais, e deve ser baseado nas condies do local, nos
custos e tempo de construo, e na produo da mina.
Para empresas que ainda no tm um projeto definido, h na Figura 11 um retngulo
de linhas tracejadas que corresponde etapa inicial de prospeco, estimativa de reservas,
anlise econmica, quantidade de rejeitos que sero produzidos, isto , todos os estudos
prvios de viabilidade do projeto da jazida.
O planejamento e o projeto da barragem de rejeitos devem incluir programas de
ensaios em campo e em laboratrio das fundaes, rochas e materiais de emprstimo, para
avaliar suas propriedades fsicas e mecnicas, alm das caractersticas das guas
subterrneas, sua localizao e composio. No planejamento de uma barragem de rejeitos,so fundamentais anlises de estabilidade, previso de recalques, estudo da percolao,
controle de eroso, estudo de impactos ambientais e de recuperao ambiental. Na etapa de
construo, a instrumentao de campo importante para assegurar que a obra cumpra as
especificaes de projeto.
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Figura 5. Programa de planejamento e projeto de uma barragem de rejeitos (Brawner e
Campbell, 1973).
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1.9.2 Vick (1981-1983).
Os fatores que determinam o local da barragem no so fixos. A descoberta de
aspectos geolgicos e/ou condies das guas subterrneas adversas, ou ainda a
incapacidade de identificar locais em superfcie viveis econmica e tecnicamente, fazem
necessrio avaliar outras formas de disposio de rejeitos, como a disposio subterrnea, em
pit ou em pilhas controladas. Na Tabela 5, so apresentados os fatores que, segundo Vick
(1981-1983), influenciam a escolha do local para a construo da barragem de rejeitos.
Tabela 2. Fatores que influenciam a escolha do local para barragem de rejeitos (Vick 1981-
1983, modificado).
A viabilidade de um local pode ser funo do arranjo em planta da barragem de
rejeitos, o qual deve ser compatvel com a configurao topogrfica. Vick (1983) define
algumas categorias gerais:
1.9.2.1 Represamento tipo anel:A melhor locao deste tipo de arranjo em terrenos planos, onde h ausncia de
depresses topogrficas naturais. Requer grande quantidade de material de aterro em relao
quantidade de volume represado. Como todos os lados da estrutura so fechados, so
eliminadas as contribuies externas da bacia hidrogrfica, reduz-se a percolao, e s
acumulada a gua da polpa que cai diretamente na barragem. Este tipo de represamento
usualmente ordenado numa geometria regular. Na Figura 12 apresentado esquematicamente
este tipo de represamento, de tipo simples (Figura 12a) e segmentado (Figura 12b), e na
Figura 13, uma aplicao real.
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Figura 6. Represamento em anel: (a) simples. (b) mltiplos (Vick 1983).
Figura 7. Represamento em anel: vista area (ICME-UNEP 1998).
1.9.2.2 Represamento em bacia:
Na disposio espacial no difere das barragens convencionais para represamento de
gua: os rejeitos so confinados por uma barragem perpendicular ao fluxo da bacia. A
barragem fica localizada numa nica depresso topogrfica, e pode-se dispor em uma ou
vrias etapas, conforme mostrado na Figura 14. A Figura 15 apresenta como exemplo a
barragem de rejeitos de minrio de ouro em Minas Gerais da empresa Rio Paracatu Minerao
do grupo Rio Tinto Brasil. O mais importante para a estabilidade deste tipo de arranjo o
controle de gua, tendo-se que construir obras adicionais de drenagem a montante, para
impedir a entrada de gua da bacia, principalmente se os alteamentos da barragem se
realizam pelo mtodo da montante.
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Figura 8. Represamento em bacia: (a) simples. (b) mltiplos (Vick 1983).
Figura 9. Represamento em bacia: minerao de ouro, Rio Paracatu Minerao, Minas Gerais
(ICMEUNEP 1998).
1.9.2.3 Represamento a meia encosta:
Este arranjo pode ser usado quando no h drenagem natural na zona de deposio
dos rejeitos, e quando os taludes mais ngremes da encosta tm inclinao menor do que 10%.
O volume de material de aterro pode chegar a ser excessivo em relao aos volumes de
deposio e armazenamento de rejeitos. Este tipo de represamento apresentado
esquematicamente na Figura 16.
Figura 10. Represamento a meia encosta: (a) simples. (b) mltiplos (Vick 1983).
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1.9.2.4 Represamento em vale:
uma combinao do represamento em bacia e a meia encosta. Este arranjo
aplicado quando o vale muito largo, e existem nas margens reas adequadas para a
construo da barragem que no interferem com a drenagem natural. Para a construo deste
tipo de represamento, deve-se desviar completamente o fluxo da zona de inundao em volta
do represamento; o represamento fica na parede oposta ao canal de desvio. Na Figura 17
apresentado esquematicamente este tipo de represamento, em uma etapa e em mltiplas
etapas.
Se no ficar espao suficiente quando desviado o canal, preciso realizar obras de
terraplenagem na encosta, para garantir uma capacidade maior de barragem, ou realizar os
alteamentos tipo anel, como o caso da barragem de rejeitos de minrio de cobre da empresa
MINER S.A na Colmbia, apresentada na Figura 18.
O dique inicial deve apresentar alto fator de segurana, alm de necessitar de obras deproteo no p da barragem, j que as cheias do rio podem causar eroso e afetar a
estabilidade da obra.
Figura 11. Represamento em vale: (a) simples. (b) mltiplos (Vick 1983).
Figura 12. Represamento em vale: minerao de cobre, MINER S.A., Colmbia.
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1.9.3 Ritcey (1989).
Os problemas ambientais, dependendo da mineralogia dos rejeitos, podem ser de anos
(rejeitos com enxofre ou metais base) a centenas de anos (rejeitos de minrios de urnio).
Ritcey (1989) classifica os sistemas de projeto e tratamento global em quatro classes
principais:
Seleo do local
Preparao e projeto do local
Preparao fsica dos rejeitos
Preparao qumica dos rejeitos na usina de beneficiamento.
A seleo do local para as barragens de rejeitos de minerao engloba vrios aspetos,
incluindo a capacidade de armazenamento, a disponibilidade do local, hidrologia, custos
iniciais, facilidade de operao, condies geolgicos e geotcnicos. Na Tabela 6 so
apresentados os critrios que, para Ritcey (1989), tem mais relevncia na escolha dos locais.Tabela 3. Critrios para a escolha do local para implantao de uma barragem de
rejeitos (Ritcey 1989).
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1.9.4 Zuquette e Gandolfi (2004), Liporaci e Zuquette (1995).
Baseado em mapas geotcnicos, os autores apresentam atributos mais especficos
para a disposio de resduos, sendo o primeiro trabalho direcionado de seleo de locais
para aterros sanitrios e o segundo para a disposio de rejeitos de minerao. Os atributosdefinidos na escolha de locais para aterros sanitrios so uma excelente base para a seleo
de locais de rejeitos de minerao. Mesmo que os resduos (lixo ou rejeito) sejam diferentes, as
condies gerais para a seleo dos locais apresentam caractersticas que servem na escolha
do local para barragens de rejeitos.
Zuquette e Gandolfi (2004) apresentam um esquema dos aspetos tcnicos que
relacionam o aterro sanitrio com o meio ambiente que facilmente aplicvel a barragens de
rejeitos, j que os rejeitos, como os resduos, constituem uma fonte de poluio que contamina
diretamente o meio fsico (materiais inconsolidados, guas sub e superficiais e substrato
rochoso), e que a contaminao varia no s em funo da quantidade do rejeito ou lixo, mas
principalmente quanto ao tipo. Na Figura 19 se apresenta o esquema voltado a barragens de
rejeitos.
Figura 13. Aspectos tcnicos que relacionam a barragem de rejeito e o meio ambiente. (Fonte:
ZuquetteGandolfi 2004, Modificado).
Os autores propem, com base nas relaes da Figura 19, uma lista de atributos que
devem ser considerados nos procedimentos de seleo de locais para disposio de resduos.
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Estes atributos so apresentados em nvel geral, e se definem classes associadas a intervalos
quanto ao grau de restries de meio fsico, como se observa na Tabela 9.
Tabela 9. Atributos para definio e delimitao de unidades do meio fsico visando seleo
de reas para disposio de resduos.
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1.9.5 Robertson et al (198081828399 e 2004).
A escolha do local tem uma influncia significativa nos custos operacionais da mina. Na
atualidade, as normas ambientais tornaram mais complexo o processo de seleo do local, no
s para sua localizao, mas tambm para quando forem terminadas as operaes da jazida.
Como critrios de seleo devem ser adicionados os aspetos de recuperao ambiental e
fechamento da barragem de rejeito.
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A quantidade de estudos necessrios para a seleo do local depende da poluio
potencial a curto ou longo prazo dos rejeitos e das regulamentaes regionais especficas do
local da mina.
A seleo do local representa um dos instrumentos que o engenheiro dispe para
assegurar a estabilidade a largo prazo da barragem de rejeitos, e deve ser sistemtico, racional
e objetivo, considerando todas as variveis de tipo quantitativo e qualitativo para obter assim a
melhor deciso.
Robertson divide o processo de seleo em duas fases, a Fase 1 de avaliao
preliminar, e a Fase 2 de avaliao e investigao detalhada, cada uma com suas tarefas a
serem executadas, conforme descrito a seguir.
Fase 1: Avaliao Preliminar
Tarefa 1: Investigao regional Tarefa 2: Identificao de locais
Tarefa 3: Anlise de caractersticas desfavorveis
Tarefa 4: Investigao dos locais restantes
Tarefa 5: Avaliao qualitativa e classificao
Tarefa 6: Avaliao semi-quantitativa e classificao
Tarefa 7: Anlise de custos
Tarefa 8: Seleo de alternativas para a fase de investigao detalhada.
A avaliao preliminar normalmente pode ser feita usando mapas topogrficos em
escala 1:25.000, podendo ser de muita ajuda a utilizao de fotos areas da zona a ser
estudada. As informaes nesta fase incluem:
Geologia.
Posio da mina, facilidades e infra-estrutura.
Qualidade e produo esperada (ton/dia) de rejeitos, alm do tempo esperado de produo
da lavra.
Natureza e produo de outros tipos de rejeitos ou estreis.
Localizao de outras minas na rea.
Regulamentaes de tipo ambiental Hidrologia, hidrogeologia, geoqumica, clima, demografia, arqueologia, ecologia, usos do solo
e potenciais zonas mineralizadas na rea.
Fase 2: Avaliao e investigao detalhada
Tarefa 9: Investigao detalhada dos locais selecionados
Tarefa 10: Projeto conceitual dos locais
Tarefa 11: Avaliao dos custos e riscos de poluio de cada um dois locais
Tarefa 12: Classificao dos locais e seleo do principal local
Tarefa 13: Preparao do relatrio e documentao para o processo de reviso
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A avaliao da Fase 2 corresponde s caractersticas individuais dos locais
selecionados na Fase 1. S se tratam os elementos individuais que se relacionam na avaliao
preliminar. A seguir esto detalhadas as tarefas correspondentes Fase 1 do processo de
seleo.
Tarefa 1: Investigao Regional
Requer-se para o estudo definir uma rea entre 10 e 50 km, dependendo das
especificaes do projeto, e necessrio revisar sistematicamente os seguintes itens:
As caractersticas topografias e sua influncia na rea de estudo
Fatores climticos
Caractersticas ecolgicas e uso do solo
Condies hidrolgicas
Condies geolgicas Possveis zonas de mineralizao (zonas com altas concentraes de minrios)
Tabela 4 - critrios para excluir reas na avaliao regional.
Tarefa 2: Identificao de locais
Depois da investigao regional, todos os possveis locais so identificados e as
seguintes opes so consideradas:
Represamento em vale
Represamento tipo anel (ambos, vale e anel, com material de emprstimo ou rejeitos, podem
ser construdos pelo mtodo da montante, jusante ou da linha de centro)
Deposio em pit ou subterrnea.
Opes especiais, i.e. deposio submarina, em cavas e outras que dependem das
caractersticas da mina.
A capacidade de armazenamento do local importante: melhor um local com boa
capacidade do que muitos locais com pequena capacidade de deposio. A avaliao, se
possvel, deve ser feita nas regies de topografia natural tima, i.e. reas nas quais ostrabalhos de desmonte e adequao so mnimos reduzindo assim os custos gerais do projeto.
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Tarefa 3: Anlise de caractersticas desfavorveis
Uma caracterstica desfavorvel qualquer elemento do local que pode produzir
severos problemas na estrutura da barragem, ou nos elementos localizados na rea do projeto.
Essas caractersticas esto apresentadas na Tabela 8. A disponibilidade de fotos areas de
muita ajuda nesta tarefa e os locais com defeitos severos so eliminados das futuras
consideraes.
Tabela 5. Critrios de investigao para identificar caractersticas desfavorveis do local.
Tarefa 4: Investigao dos locais restantes
Depois da gradual eliminao de possveis locais, a investigao dos locais restantes
feita com base nos seguintes itens:
Volume, altura e rea
rea de represamento e especificaes de volume
Altura da barragem e volume requerido
Volume da barragem selecionada
rea da bacia
Distncia da mina
Estimativa de acessos que tero que ser construdos.
Modificao da elevao da planta de beneficiamento
Proximidade e tamanho de assentamentos de populao
Tipo de solos e rochas das fundaes e na rea.
Distncia dos locais aos recursos hdricos
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Tarefa 5: Avaliao qualitativa e classificao
Os fatores considerados para cada local esto apresentados na Tabela 9. Cada local
avaliado subjetivamente por essa lista de caractersticas, resultando em uma qualificao que
vai de muito bom at muito ruim (Muito bom, bom, moderado, ruim, muito ruim), e de muito alto
at muito baixo (Muito baixo, baixo, moderado, alto e muito alto). Situar um conceito bom
indica uma condio boa, de boa qualidade, o impacto baixo para essa caracterstica do
local. Um conceito muito alto indica um impacto alto.
Tarefa 6: Avaliao semiquantitativa e classificao
Dois mtodos de avaliao semiquantitativa so utilizados:
Valorao do local baseada em aspetos visuais, uso do solo e ecologia, e fatores de
operao.
s descries qualitativas de muito bom, bom, moderado, ruim e muito ruim so dados
valores numricos de 1 at 5, respectivamente; esses valores so baseados em uma escalaarbitrria baseada em dados reais do local. Por exemplo, se a caracterstica rea de
alterao e os efeitos esto entre 0 ha e 500 ha, pode-se utilizar uma escala de valores
associada a intervalos de rea de alterao compatveis com o conhecimento do local: para
rea de alterao entre 070 ha, valor 1; entre 70130 ha, valor 2; entre 130160 ha, valor
3; entre 160200 ha, valor 4; e para rea de 200 ha ou mais, valor 5.
Tabela 6. Avaliao qualitativa e classificao.
Para as caractersticas de visibilidade, uso do solo/ecologia e fatores operacionais,
usa-se esse tratamento, encontra-se a mdia dos valores e esses dados so colocados numa
tabela resumo.
Valorao do local baseado em fatores de risco e poluio.
Os mecanismos de liberao de agentes poluentes podem-se classificar em trs
grandes categorias, resumidas na Tabela 10, que so os mecanismos de poluio do ar,
percolao e lixiviao e transporte fsico de poluentes.
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O risco de poluio de cada um dos mecanismos anteriores depende de trs variveis:
A probabilidade de ocorrncia (L)
A magnitude da poluio quando ocorre (M).
Os fatores de mitigao reduzindo os potenciais impactos quando a poluio ocorre (Mit).
Tabela 7. Mecanismos de poluio.
Robertson (1980) determina o risco de poluio pela equao(1):
Risco de poluio= (L*M) / Mit (1)
D-se probabilidade um valor de 1 a 5, denotando 1 como muito baixa probabilidade
e 5 como muito alta probabilidade. A magnitude tambm quantificada de 1 a 5, sendo 1
correspondente a magnitude muito pequena e 5 a uma muito grande; o mesmo se aplica mitigao, 1 denotando mitigao no aprecivel e 5 denotando alta mitigao.
Tarefa 7: Anlise de custos
As anlises de custos preliminares so realizadas para cada local separadamente, mas
um oramento exato e completo fica fora das expectativas da avaliao preliminar e feita na
Fase 2 do projeto. Os custos preliminares, avaliando alguns aspetos de importncia quando for
necessrio, so de utilidade para decidir qual alternativa especfica deve ser detalhada. Podem
ser levados em conta para esta avaliao preliminar aspetos como: mtodos provveis de
construo, deposio dos rejeitos (mido, semi-mido e seco), custos de mo de obra e
equipamento. Porm, no deve ser um indicativo dos verdadeiros custos do projeto, pois a
engenharia em detalhe da Fase 2 para os locais especficos a mais importante.
Tarefa 8: Seleo de alternativas para a fase de investigao detalhada
As tabelas resumos das Tarefas 6 e 7 so utilizados para a seleo dos locais que
passaro Fase 2 do projeto.
Robertson e Shaw (1999, 2004) modificaram um pouco a valorao das propriedades
de alguns elementos de seleo, alm de mudar a escala numrica que Robertson (1980, 81,
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82, 83) aplicava para valorar as propriedades qualitativas de alguns aspetos (escala de
valorao de 1 a 5).
Para Robertson e Shaw (1999, 2004) a seleo dum local para armazenamento de
rejeitos uma das primeiras etapas que as empresas mineradoras devero contemplar. Os
locais de armazenamento de rejeitos no oferecem retorno econmico companhia e
requerem controle e conservao durante e depois da etapa de fechamento da mina. Existiro
riscos em longo prazo de tipo ambiental e econmico associados a quaisquer estruturas de
conteno de rejeitos de minerao. Maximizar segurana e minimizar os custos implica uma
avaliao de alternativas de projeto do ponto de vista administrativo de perdas e benefcios.
Para isto, necessrio desenvolver trs etapas bsicas:
Identificar os impactos (benefcios e perdas) que devero ser includos na avaliao.
Quantificar os impactos (benefcios e perdas).
Valorar os impactos, combinados ou acumulados, para cada opo e compar-los com outrasopes; assim se desenvolve uma lista com valor, escala e peso, de preferncias das opes.
Nestas trs etapas, podem participar diferentes organizaes (empresariais, sociais, agncias
ambientais) com pontos de vista diferentes, que se podem agrupar em uma escala de valores.
A metodologia aplicada por Robertson e Shaw (1999, 2004) chamada Multiple
Accounts Analysis (MAA), que utiliza uma escala de valores de 1 a 9, onde 1 muito
desfavorvel e 9 muito bom. A metodologia avalia e valora para cada local, uma estrutura
principal e uma subestrutura de caractersticas que influenciam a seleo do mesmo. Depois
da quantificao o maior valor, ento, a melhor opo. Esta metodologia no alvo desta
pesquisa, mas o interessante a estrutura de caractersticas que apresenta, que consta da
Tabela 8, trazendo assim mais elementos de avaliao na escolha do local:
Tabela 8. Estrutura de avaliao MAA.
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1.9.6 Tabela Resumo.
Com os fatores que influenciam a seleo de locais para barragens de rejeitos
anteriormente descritos, formulou-se o quadro comparativo. O objetivo da tabela resumo
determinar os parmetros adotados para a anlise e avaliao das diferentes alternativas na
seleo dos locais por diversos autores, com base na sua experincia profissional.
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1.10 Sistemas de impermeabilizao
Dispositivos de impermeabilizao so utilizados em obras de engenharia para
diversas aplicaes, como por exemplo, impedir a passagem de umidade, vapor, conter gua e
diferentes efluentes, e evitar o contato de rejeitos ou resduos das mais variadas origens com o
solo ou gua subterrnea. As impermeabilizaes so adotadas em vrias situaes e em
diversos tipos de obras ou estruturas, tais como: aterros de resduos domsticos e industriais,
revestimento de tneis, reservatrios de conteno e de tratamento de resduos industriais,
canais de aduo e irrigao, bases encapsuladas de estradas e depsitos subterrneos.
Usualmente, as barreiras de impermeabilizao tm sido implantadas com diversos
tipos de materiais, como camadas de argila compactada, concreto, mantas impregnadas com
diversas substncias (exemplo betume impregnado a um geotxtil), geocompostos argilosos
(GCL), geomembranas de polietileno de alta densidade (PEAD) e polivinil clorado (PVC). Cada
uma das diferentes opes apresenta vantagens e desvantagens, em detrimento de uma sriede requisitos necessrios em determinada aplicao. Na escolha do tipo de impermeabilizao
importante conhecer as caractersticas de resistncia e durabilidade frente s solicitaes de
natureza qumica, fsica e mecnica; disponibilidade do material; facilidade e custo de
implantao.
Em seguida, sero apresentadas as caractersticas gerais das geomembranas de
PEAD, dos geocompostos bentonticos e mantas impregnadas com betume, bem como as
principais vantagens e desvantagens para cada um destes tipos mais comuns adotados em
sistemas de impermeabilizao.
Figura 14Geomembrana de PEAD Figura 15Geocomposto bentontico
Figura 16Geomembrana betuminosa Figura 17Solda da Geomembrana betuminosa
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1.11 Mtodos Construtivos de Alteamento
Muitas vezes em uma minerao necessrio aumentar a capacidade de
armazenamento de uma barragem de rejeito existente, atravs da construo de alteamentos
de acordo com os seguintes mtodos construtivos: a) mtodo montante; b) mtodo jusante;
c) mtodo da linha de centro.
Figura 18Fatores que influenciam a posio da linha fretica em barragens de rejeito
(adaptado de Vick, 1983).
1.11.1 Mtodo montante
O mtodo montante em sua etapa inicial consiste na construo de um dique de
partida, formado geralmente de materiais argilosos ou enrocamento compactado. Aps esta
etapa, os rejeitos so depositados hidraulicamente da crista do dique de partida, formando uma
praia de rejeito que, com o tempo, adensar e servir de fundao para futuros diques de
alteamento, estes executados com o prprio material de rejeito. O processo repetido at
atingir cota de ampliao prevista.
Se, por um lado, o mtodo montante apresenta como vantagens a simplicidade e obaixo custo de construo, por outro est associado maioria das rupturas em barragens de
rejeitos em todo o mundo (Engels & Dixon-Hardy, 2008). Rupturas por percolao e eroso
(piping) tambm so possveis quando a distncia entre o lago de decantao e o talude de
jusante da barragem no for suficientemente grande, propiciando a ocorrncia de gradientes
hidrulicos elevados.
A melhor forma de diminuir este risco ter uma vasta praia entre a crista da barragem
e o reservatrio (Gomes, 2010), alm de contar com um sistema de drenagem interno eficiente
para abatimento da superfcie fretica (Icold & Unep, 2001; Gomes, 2010). Excessos na
velocidade do alteamento pode tambm induzir o mecanismo de liquefao esttica.
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Para zonas de alta atividade ssmica, no recomendado o alteamento de barragem
de rejeito pelo mtodo montante pois aumenta significativamente a probabilidade de
liquefao dinmica induzida por terremotos.
Figura 19Mtodo de alteamento montante.
1.11.2 Mtodo jusante
um mtodo mais conservador do que o mtodo montante, desenvolvido para
reduzir os riscos de liquefao em zonas de atividade ssmica. Depois da construo do dique
de partida, os alteamentos subsequentes so realizados jusante do mesmo, at atingir a cota
de projeto.
Neste processo construtivo, cada alteamento estruturalmente independente da
disposio do rejeito, melhorando assim a estabilidade da estrutura. Todo o alteamento da
barragem pode ser construdo com o mesmo material do dique de partida, assim como os
sistemas de drenagem internos podem ser tambm instalados durante o alteamento,
permitindo um melhor controle da superfcie fretica.
A principal desvantagem desde mtodo o custo de sua implantao, devido ao
grande volume de aterro que necessita e a grande rea que sua construo ocupa.
Figura 20Mtodo construtivo jusante.
1.11.3 Mtodo da linha de centro
Este mtodo uma soluo intermediria entre os dois mtodos apresentados
anteriormente, possuindo uma estabilidade maior que a barragem alteada somente com omtodo montante, porm no requerendo um volume de materiais to significativo como no
alteamento somente com o mtodo jusante.
O sistema de disposio similar ao mtodo montante, com rejeitos lanados a partir
da crista do dique de partida. A construo prossegue de modo similar, com alteamentos com
diques sucessivos, porm permanecendo o eixo de simetria da barragem constante.
Se a parte superior do talude perder eventualmente o confinamento, podem aparecer
fissuras, causando problemas de eroso, e aumentos de poropresses. (Troncoso, 1997).
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Figura 21Mtodo de alteamento da linha de centro.
Tabela 11Comparao dos mtodos de alteamento (adaptado de Campos, 1986).
1.12 Estudo de caso:
CONCEPO E PROJETO DA BARRAGEM DE CALCINADOS PERTENCENTE A
ANGLOGOLD ASHANTI LTDA NO MUNICPIO DE NOVA LIMA - MG BRASIL.
Concepo Geral da Barragem
A Barragem de Rejeitos de Calcinados foi projetada em 1986, em duas etapas distintas
(Tabela 12), visando o armazenamento dos rejeitos calcinados oriundos da planta de
beneficiamento industrial do Queiroz.
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Tabela 12- Caractersticas da barragem de calcinados
A concepo de projeto estabelecia inicialmente a construo inicial de uma barragemhomognea em solo compactado com 30 metros de altura (dique de partida), situada no eixo
da futura barragem de rejeitos e um dique de p, situada jusante e com altura da ordem de
14 metros (Branco, 1985). O espao disponvel entre as duas barragens seria, ento,
preenchido com o underflow proveniente da ciclonagem dos rejeitos de flotao da planta do
Queiroz.
Assim, a barragem inicial foi construda at a elevao 830,0m com materiais oriundos
das reas de emprstimos, constitudos por solos residuais, predominantemente solos silto-
arenosos de mdia plasticidade e, a partir desta cota, foram executados sucessivo
salteamentos, utilizando-se o rejeito underflow do processo de beneficiamento do minrio.
Estes mesmos materiais foram utilizados na construo do dique de p.
A conformao final da geometria projetada para a barragem (Figura 3.1a) foi definida
por um talude de montante com inclinao 1V:2H e por um talude de jusante com inclinao de
1V:2,5H, sendo implantadas bermas a cada 10 m de desnvel, com largura de 3,0 m. Para o
controle das guas de percolao atravs da fundao e do macio, construiu-se um tapete
drenante a jusante da linha de centro da barragem, com 1,0 m de espessura e estendendo-se
at as ombreiras.
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Figura 22- Arranjos e Geometrias da Barragem de Calcinados.
Nas ombreiras foram construdos vrios drenos sanduches, em seo trapezoidal,
utilizando brita, areia e geotxteis, que foram conectados ao tapete drenante. O tapete
drenante descarrega as guas percoladas em um poo situado a jusante do dique de p e
estas so recalcadas novamente ao reservatrio por um sistema de bombas instalado no local,
constituindo, assim, um circuito fechado.
O talude de jusante da barragem e a crista esto protegidos contra a eroso das guas
de chuvas por meio do plantio de vegetao base de gramneas e leguminosas. O sistema de
drenagem superficial composto por canaletas tipo meia cana em concreto, posicionadas em
cada berma, que descarregam em canaletas perifricas e situadas nas ombreiras, sendo asguas coletadas posteriormente conduzidas at o p da barragem para descarte no
reservatrio da Barragem do Cocuruto.
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Concluso
Referncias
AMORIM M. C., CONCEPO, PROJETO E ANLISE GEOTCNICA DA
BARRAGEM DE CONTENO DE REJEITOS AURFEROS DE CALCINADOS. P. 39, 40 e 41.
Universidade Federal de Ouro Preto-Escola de Minas Departamento de Engenharia Civil
Programa de Ps-graduao em Engenharia Geotcnica.
LOZANO F. A. E., SELEO DE LOCAIS PARA BARRAGENS DE REJEITOS USANDO O
MTODO DE ANLISE HIERRQUICA. P. 21 a 44.Universidade de So Paulo.
PUC Rio Certificao digital N 1012285/CA,Barragem de rejeito.
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