Recuperação de nióbio proveniente nos rejeitos depositados em reservatórios

 

1.0 RESUMO

Niobras é uma empresa do grupo China Molybdenum Internacional (CMOC), adquirida do grupo Anglo American em setembro de 2016, que extrai e beneficia minério de nióbio, desde 1976 e transforma o concentrado de pirocloro em liga de ferro – nióbio em seu site situado em Ouvidor/GO, sendo este o produto final comercializado.

O minério é extraído na Mina Boa Vista, situada no município de Catalão – GO, desde o ano de 2000, com o objetivo de alimentar a Planta de Concentração Boa Vista (Planta BV) com minério oxidado, para manter o nível de produção de nióbio, uma vez que a antiga mina (Mina I) estava em processo de exaustão.

Com a exaustão do minério oxidado, foi desenvolvida uma planta de concentração chamada BVFR (Boa Vista Fresh Rock) para produção de nióbio através da extração e beneficiamento de minério contido em rocha fresca.

O Projeto BVFR foi aprovado no início de 2012, concluído em outubro de 2014 e foram investidos mais de US$ 350 milhões para sua implantação.

A planta BVFR, possui uma capacidade para processar 1.400.000 toneladas de minério por ano.

Durante a fase de Ramp Up da planta BVFR, devido a ajustes de equipamentos, processos e produção, houve geração de rejeitos com alto teor de nióbio que foram direcionados para um reservatório de rejeitos, impermeabilizado com PEAD, chamado “Reservatório 1 A”.

Após a drenagem da água deste reservatório, foi possível realizar uma sondagem, calcular a massa e o teor de nióbio, caracterizar o “minério” em laboratório e alimentar a planta em
escala industrial.

O rejeito será alimentado na Planta BV em uma blendagem pré-determinada com rocha fresca, durante um período de quatro anos. Neste período haverá um aumento de produção de nióbio, em relação ao caso base, de 2.600 t e mais de R$ 250 Milhões de aumento de receita para o negócio.

2.0 DESCRIÇÃO DA AREA DO PROJETO
2.1 LOCALIZAÇÃO E VIA DE ACESSO
A instalação da Niobras Mineração Ltda localiza-se na porção sudeste do Estado de Goiás, próximo à divisa com o Estado de Minas Gerais, na bacia hidrográfica do Rio Paranaíba no
Município de Ouvidor nas coordenadas geográficas 18°08’48”S e 48°03’38”W, localizada na rodovia GO-503 km a 11km do trevo da BR 050 no município de Catalão, distante 308 km ao sul de Brasília e 230 km a sudeste de Goiânia. Ouvidor, distante apenas 25km de Catalão, possui uma área de 413,78 km2, equivalente a 0,12% da área do Estado, fazendo divisa com os municípios de Catalão, Davinópolis e também com o estado de Minas Gerais, separado pelo rio Paranaíba. Segundo dados do IBGE, a população censitária contabilizada no município no ano de 2010 foi de 5.467 habitantes, constituindo um crescimento de 26% em relação ao censo anterior do ano 2000.

Sua economia é fortemente dependente das atividades industriais, onde se destacam plantas minero – químicas, usinas hidrelétricas e indústrias alimentícias.

Os reservatórios de rejeitos da Unidade I localizam-se na Fazenda Chapadão, km 11,5 da rodovia GO 503 em Ouvido/GO dentro da unidade operacional de Nióbio. No mesmo complexo onde se encontra as usinas de processamento de minério e escritórios administrativos. Eles estão localizados a 23km da sede do município de Catalão, a 9km da sede do município de Ouvidor.

2.2 MEMORIAL DESCRITIVO

A Unidade I pode ser classificada como uma grande bacia, possuindo um formato poligonal.

Sua finalidade é a acumulação de rejeitos oriundos dos processos de concentração de minério de pirocloro, bem como armazenamento e recirculação de água para as usinas. A estrutura é compartimentada em duas bacias designadas 1A e 1B (figura 1), onde toda a superfície interna é impermeabilizada com manta de PEAD de espessura de 1.5mm texturizada.

O início da operação do reservatório 1A ocorreu em novembro de 2014, período coincidente com a iniciação da operação da Usina BVFR, que em sua fase de ramp-up teve recuperações metalúrgicas bem abaixo daquela especificada pelo projeto, implicando em teores relativamente altos de Nb2O5 no rejeito enviado ao reservatório 1A.

O compartimento 1A operou até dezembro de 2015, onde foram acumulados aproximadamente 591.000m³ de rejeitos. Hoje essa unidade não recebe polpa de rejeitos e apenas o compartimento 1B é utilizado para armazenamento e recirculação de água e disposição de rejeitos está ocorrendo no reservatório 2A, cuja vida útil está estimada até agosto/2017.

Figura 1: Reservatórios de Rejeitos

O lançamento de rejeito na Unidade I ocorreu entre final de 2014 e abril de 2016, através da disposição hidráulica a partir da crista dos compartimentos, movendo-se os pontos de lançamento quando necessário. O compartimento 1ª (figura 2) encontra-se drenado desde janeiro 2016.

Figura 2: Vista Geral do compartimento 1 A drenado

3.0 MATERIAL
3.1 CARACTERÍSTICAS DO REJEITO
O processo de beneficiamento de minério de nióbio gera cinco tipos de rejeitos que se diferem do ponto de vista granulo-químico. Análises de granulometria e sedimentação permitiram verificar que a fração granulométrica predominante é de areia fina, e as densidades específicas dos sólidos variam de 2,9 a 4,6.

3.2 DESCRITIVO DA METODOLOGIA
Para a avalição da massa do material e teor no reservatório de rejeitos, foi realizada uma programação e execução de sondagem exploratória. A metodologia escolhida para a avaliação foi sondagem a trato helicoidal de 5”, até a profundidade máxima de 3 metros.

Não foi possível avançar além dos 3 metros de profundidade devido à baixa recuperação na amostragem, causada pela alta umidade do material. 6 de 18

A malha de sondagem teve como objetivo o detalhamento de 1/3 da área total do reservatório, porção centro sul. A malha realizada foi 40x40m (losangular), com adensamento de 20x20m na extremidade Sul do reservatório, na divisa com o reservatório de rejeitos denominado 2A. Essa área foi detalhada, pois nessa região foram realizadas as primeiras descargas de rejeito durante o ramp-up da usina de beneficiamento de minério de rocha fresca, também conhecida como BVFR.

Figura 3: Programação de sondagem

A amostragem foi feita a cada intervalo de 1 metro de comprimento, e parte do material amostrado foi enviado para análise química. Outra parte do material coletado foi armazenada para testes em escala de laboratório. A figura 4, mostra a execução da sondagem a trado e na figura 5 a amostragem em sacos plásticos de coleta. No total foram realizados 85 furos totalizando 200 metros de sondagem com 198 amostras analisadas.

Figura 4: Execução da sondagem a trado

Figura 5: Coleta do material coletado

Todas as análises químicas foram feitas no laboratório próprio da Niobras, por fluorescência de raios-X, através de pastilhas fundidas.

Rotineiramente, os seguintes elementos são analisados no laboratório químico: Nb2O5, P2O5, Fe2O3, CaO, MgO, BaO, SiO2, Al2O3, MnO2, PbO, S, SrO, TaO5, ThO2, TiO2 e U3O8.

A determinação da densidade foi realizada in situ. Foram realizadas 30 amostragens junto à sondagem a trado.

4.0 CUBAGEM E ESTIMATIVA

Para a estimativa dos teores foram utilizadas ferramentas estatísticas e geoestatísticas com o objetivo de se conhecer o comportamento da variável de interesse, Nb2O5 e densidade.

Abaixo a figura 6, mostra os histogramas das populações de Nb2O5 e densidade. Para variável Nb2O5 notar o comportamento normal do histograma com uma leve cauda para a esquerda, mostrando valores anômalos. O comportamento lognormal da distribuição 8 de 18 que é observado no deposito in situ, foi normalizado, em termos estatísticos, pelo processo
que o material passou pela usina de beneficiamento BVFR.

Figura 6: Histograma das variáveis Nb2O5 e Densidade.

As estimativas foram realizadas em modelo de blocos de 10x10x1 metros, como geração de sub-blocos de duas vezes em X e Y e uma vez em Z. O modelo de blocos foi gerado entre a superfície do as build do reservatório de rejeito e a topografia levantada por scanner a laser. A figura 7 mostra o modelo de blocos já com a interpolação dos teores de Nb2O5.

Figura 7: Modelo de blocos com valores estimado de Nb2O5

4.1 CUBAGEM DAS RESERVAS MINERAIS
Os aspectos que afetam a confiança geológica incluem malha de sondagem dos dados e qualidade das amostras. No tocante a qualidade das amostras, todas foram aprovadas nos
parâmetros de qualidade que foram testadas.

Nas áreas onde foram realizadas a sondagem a trado, malhas 20 x 20m e 40 x 40m, os dados de teor e densidade foram interpolados, garantindo uma maior confiabilidade às estimativas. As demais áreas onde não foi realizado detalhamento da pesquisa por meio de sondagem, os teores e densidade foram extrapolados.

A tabela abaixo mostra a cubagem realizada dentro do reservatório de acordo com metodologia descrita acima.

5.0 PLANO DE EXTRAÇÃO
5.1 PROGRAMAS COMPUTACIONAIS

Foram usados três programas para o planejamento da extração e a compilação dos dados:

 Riscan Pro: Para tratamento do levantamento topográfico realizado através de varredura com scanner a laser;

 Datamine Studio®: programa utilizado no desenho detalhado do plano de extração, incluindo rampas de acesso e ângulos de taludes, e sistema de drenagem. Os cálculos das quantidades de rejeitos foram exportados para o Excel para posterior tabulação do inventário das reservas;

 Microsoft Excel®: o inventário de minério por banco foi tabulado por meio deste software.

5.2 PARÂMETROS DE EXTRAÇÃO

Diferentemente de lavra em cava, os parâmetros aqui visam proteger a manta e facilitar o sistema de drenagem para reduzir a umidade do rejeito e facilitar a sua extração.

Para isso, foram considerados 2 metros de distância da borda do reservatório para início da extração afim de proteger a manta ali existente.

A extração não deverá exceder espessura máxima de 3 metros, e a inclinação final será a mesma das paredes do Reservatório, 2H:1V(~28º).

Para as estradas foram considerados 10 metros nos acessos e na estrada a largura que já existe nos diques (6m) pois não é possível alargar, assim será utilizado um sistema de “pare
e siga”.

5.3 MÉTODO DE EXTRAÇÃO

O planejamento de extração aqui apresentado contempla a extração do material contido no compartimento 1A do reservatório de rejeito.

Por se tratar de um material em grande maioria arenoso, que possui os três primeiros metros drenados, o método de extração utilizado será semelhante à lavra tipo box cut, porém sem necessidade de decapeamento como existe nas minas que usam esse método.

Desse modo pode-se direcionar a água para um sump de captação por meio de canaletas, garantindo a fase em operação esteja sempre drenada. A água contida no sump é bombeada para os reservatórios em operação.

A lavra é realizada por meio de retroescavadeira sobre esteiras e caminhões rodoviários adaptados para operação em mina, com capacidade de 35 t.

O carregamento e transporte é realizado de segunda à sexta, somente em horário administrativo.

6.0 ANÁLISES DE ESTABILIDADE

Cabe ressaltar nesse item que os diques dos compartimentos foram projetados e construídos para serem autoportantes, ou seja, independem de qualquer tipo de arrimo para manter sua estrutura. Portanto, pode se dizer que a condição pós escavação da praia de rejeitos, não implicaria diretamente na estabilidade da estrutura. Do ponto de vista geotécnico a hipótese que foi avaliada para definição do fator de segurança para situação pós escavação, foi uma ruptura para montante do dique divisor entre os compartimentos 1A e 2A (figura 8), em função de um desequilíbrio de massas entre as faces desse dique.

Para essa simulação foram realizadas análises de percolação e estabilidade por equilíbrio limite. Os parâmetros de resistência dos materiais foram definidos a partir do acervo dos ensaios existentes e também a partir dos parâmetros definidos em projeto.

Figura 9: Seção de análise. Dique divisor entre o compartimento 1A e 2A.

As condições de contorno para análises de percolação foram balizadas pelas condições de campo e também pelos desenhos de “as built” de ambos compartimentos. Dessa forma foi
considerado o compartimento 2A completamente preenchido com rejeito saturado e o compartimento 1A vazio. Ainda foram considerados dois cenários para essa simulação, um representando a condição normal de operação no qual o maciço estaria completamente drenado e um segundo cenário, onde haveria possibilidade de percolação através da manta. A simulação de percolação foi realizada pelo método de elementos finitos, com auxílio do software Slide.

Os resultados das análises de percolação indicaram as perdas de cargas hidráulicas ao longo da seção, com indicação o nível de água mais provável. Na sequência foi realizada
análise de estabilidade pelo método de equilíbrio limite de Morgenstern Price, para definição do mínimo fator de segurança para uma ruptura global para o interior do compartimento 1A.

Figura 10: Análise de estabilidade considerando falha na impermeabilização

Os fatores de segurança obtidos para as condições normais e conservadoras foram 1,91 e 1,68, respectivamente, ambos acima do mínimo aceitável (Figuras 9 e 10).

Destaca-se que durante a fase operacional do compartimento 1A, o mesmo dique já se encontrou em situação semelhante à condição pós lavra, porém nessa ocasião o reservatório 2A estava em sua segunda etapa construtiva (crista na elevação 900) e, portanto, a face externa ao compartimento 1A não estava amparada por rejeitos, uma condição menos conservadora do que a atual.

A partir das análises pode-se dizer que do ponto de vista estrutural a lavra do rejeito no compartimento 1A, não compromete a estabilidade da estrutura, porém operacionalmente deverão ser seguidos todos os preceitos do sequenciamento descrito no item 6 deste documento.

7.0 BENEFICIAMENTO DO REJEITO

O rejeito é alimentado na planta BV, em uma mistura na proporção de 30% de rejeito e 70% de rocha fresca. As etapas do processo são:
 Moagem primária em circuito aberto por meio de um moinho de barras;
 Moagem secundária em circuito fechado com hidrociclones, por meio de dois moinhos de bolas;
 Deslamagem por meio de hidrociclones;
 Flotação convencional reversa de silicatos com etapas rougher e cleaner;
 Flotação convencional reversa de carbonatos com etapas rougher e cleaner;
 Separação magnética com rolos de baixa intensidade;
 Flotação convencional direta de minerais de nióbio com etapas rougher e cleaner

8.0 RESULTADOS DE PROCESSO
A alimentação da planta atingiu uma taxa 100 t/h, acima das expectativas que variava entre 80 e 90 t/h.

A recuperação metalúrgica global de nióbio, também superou as expectativas. Era esperada uma recuperação metalúrgica global em torno de 48%, mas alcançou-se uma recuperação de nióbio de 52%.

Outro resultado positivo, foi a qualidade do concentrado. A especificação padrão para o concentrado é de Nb2O5 > 50%, SiO2 < 3,0% e TiO2 < 10%. Os resultados obtidos da qualidade do concentrado se encontram na tabela abaixo.

9.0 ANÁLISE ECONÔMICA

Para realizar a tal análise técnico-econômica do reprocessamento do rejeito do reservatório 1A na usina BV, foram usados os seguintes parâmetros e informações:
 Plano de alimentação da planta BV com minério oxidado e rocha fresca da mina Boa
Vista conforme plano de 5 anos da empresa como cenário base;
 Alimentação de rejeito junto à rocha fresca na BV em função da capacidade ociosa desta devido às limitações na alimentação da rocha fresca no processo de moagem como novo cenário;
 Preço de venda de Nb USD 29,72 por quilo de Nb;
 Taxa de cambio: R$3,40: US$1;
 Custo unitário de movimentação do rejeito incluindo carregamento, transporte, apoio e drenagem, que será pago à empresa contratada que realizará o trabalho: USD1,50 por tonelada movimentada;
 Custo de processo de R$ 73,70 por tonelada alimentada para consumo de minério da mina Boa Vista. Este custo é o acumulado de janeiro a outubro de 2016 considerando a britagem e planta de concentração;
 Custo de processo de R$ 57,50 por tonelada alimenta para uso do rejeito na alimentação da planta. A redução do custo ocorre devido à não necessidade da britagem e readequação da planta conforme detalhado no Capítulo 8 desse relatório;
 Todo o produto (Liga FeNb) extra gerado será vendido;
 Não haverá necessidade de CAPEX significativo para realização do projeto. Tendo compilado os dados acima, foi gerado um novo plano de produção em função do aumento da massa alimentada, conforme citado acima e gerado o modelo financeiro, chegou-se aos resultados apresentados na tabela abaixo.

10.0 GANHOS SECUNDÁRIOS

Um projeto não deve ser analisado apenas do ponto de vista econômico visto que seus ganhos secundários tem a mesma relevância financeira e de impactos socioambientais.

Alguns destes que pode ser citado e merece atenção e aprofundamento de estudos são:
 Aumento a vida útil da reserva da mina Boa Vista e Mina II;
 Aproveitamento da capacidade ociosa da planta BV quanto alimentada com rocha fresca;
 Redução do consumo de combustível, energia e emissão de CO2; o Material será transportado numa distância de 2km e não 25km como o minério que vem da mina Boa Vista. o Material já está moído e não precisa ser remoído.
 Abertura de possibilidade de aproveitamento de outros reservatórios de rejeito (1B);
 Melhoria do conhecimento e processamento de material de baixo teor.
 O reaproveitamento de parte dos rejeitos de nióbio otimizando o uso de um recurso natural não renovável, medida essa já praticada pela Niobras através da planta “Tailings”;
 Por fim, mas não menos importante, há ganhos sociais, uma vez que esses recursos serão reprocessados e, assim, estarão sujeitos a tributos federais, estaduais e municipais, que poderão ser repassados futuramente à sociedade.

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