DEPOSIÇÃO DE REJEITOS FINOS PELO MÉTODO DE

DEPOSIÇÃO DE REJEITOS FINOS PELO MÉTODO DE SECAGEM
L. H. D. Costa
J. P. de Ávila
Roberta Soares
RESUMO: O trabalho descreve os principais processos de deposição de rejeitos argilosos e as
consequentes implicações do método de deposição sobre o projeto da barragem , sobre a
capacidade de estocagem de rejeitos no reservatório e sobre a recuperação ambiental.
Discute-se as principais experiências existentes com a deposição de rejeitos de granulometria fina,
considerando o método de lançamento contínuo de lama, em contraposição ao método com
utilização de secagem do tipo “dry stacking”.
O trabalho relata ainda o caso das experiências feitas com os rejeitos finos de bauxita da Mineração
Rio do Norte, em Porto Trombetas,onde o método de deposição tem grande influência no custo das
barragens, na capacidade dos reservatórios e no tempo decorrido entre o final do enchimento dos
reservatórios e a sua recuperação ambiental.
contenção e não oferece risco de fluir para
jusante, causando danos ambientais.
A granulometria dos rejeitos tem influência
no método de secagem e deve-se distinguir os
rejeitos arenosos dos argilosos, que precisam
ser tratados diferentemente no processo de
deposição.
O empilhamento de rejeitos arenosos foi
estudado pioneiramente por Robinski, que
publicou, primeiramente em 1975, e
posteriormente em 1978 , trabalhos sobre a
retirada de água dos rejeitos mais permeáveis,
conseguindo-se maiores ângulos de taludes de
deposição, maiores teores de sólidos e
portanto, conseguindo depositar maior
tonelagem de rejeitos por unidade de volume
de reservatório.
No Brasil, a SAMITRI vem conduzindo
experiências sobre o assunto e publica
informações neste simpósio.
Em relação aos rejeitos argilosos, as
experiências pioneiras da ALCAN, na Jamaica,
1.. INTRODUÇÃO
A deposição de rejeitos por via hidráulica,
através de bombeamento de lamas, tem sido
crescentemente questionada por diversas
razões bem fundamentadas:
- A lama no reservatório é menos densa que
os rejeitos ressecados e portanto exigem
maiores volumes de reservatório.
- A superfície da lama exige mais tempo
antes da recuperação ambiental.
- A lama com água na superfície superior
exige maior responsabilidade estrutural da
barragem, que precisa ter dimensionamento
equivalente à uma barragem para acumulação
de água.
- O potencial de dano de uma barragem de
lama é muito maior que o de um depósito de
rejeito ressecado.
Em contraposição, o lançamento de rejeitos
com secagem permite obter maiores
densidades, rápida recuperação ambiental,
pode ser feito com diques simples para
181
de 1:2000, no máximo 1:1000), o que dificulta
muito a drenagem superficial.
Há uma tendência dos rejeitos, após alguns
dias, de reproduzirem na superfície as
irregularidades do fundo do reservatório, de
modo que há formação de pequenas lagoas
isoladas, de difícil drenagem nos pontos de
maior espessura da lama. Neste caso, existe
uma lentidão maior no processo de
evaporação.
A solução é o aumento da declividade da
lama para inclinação de no mínimo 0,5% (meio
por cento), o que pode ser conseguido
aumentando-se o teor de sólidos da lama por
espessamento.
introduziram novos métodos de deposição ,
conforme exposto por Chandler (1988).
As
experiências
da
ALCAN
desenvolveram-se em suas plantas de alumina
de Kirkrine e Ewarton, ambas na Jamaica, e
basearam na secagem por evaporação, após o
pré-adensamento da lama em estruturas tipo
silo.
A Mineração Rio do Norte, MRN, em
Porto
Trombetas,
vem
desenvolvendo
experiências semelhantes de secagem da lama
de rejeitos argilosos com resultados
promissores. O processo em utilização pela
MRN difere em vários aspectos do processo
ALCAN.
O presente trabalho apresenta os primeiros
resultados destas experiências, discutindo os
condicionantes principais do método, a
metodologia utilizada e os resultados obtidos.
Espessamento de Lama
O espessamento de lama tem sido
conseguido seja por meios físicos, através de
espessadores, filtros de vácuo, seja por meios
químicos, através da adição de floculadores.
Os espessadores de rejeitos são utilizados
com ou sem adição de floculadores e são
constituídos de tanques de decantação de
pequena profundidade.
Os filtros de vácuo produzem rejeitos com
alto teor de sólidos por extração da água de
lama. Sua aplicabilidade, entretanto, é
questionável quando os rejeitos têm
granulometria muito fina, ou há grande
quantidade de rejeitos que obriga ao uso de um
número elevado de filtros.
Da mesma forma, o uso de floculadores
pode ficar anti-econômico no caso de grande
quantidade de rejeitos a serem tratados.
O uso de reservatórios de pré-adensamento
para futuro bombeamento e deposição em
outros reservatórios, seja por via úmida seja
por via seca (“dry stacking”), tem sido
utilizado, a exemplo dos sistemas utilizados na
Flórida em minas de fosfato, e constitui-se no
sistema utilizado pela MRN em Porto
Trombetas, que atualmente utiliza a via úmida.
2. PRINCIPAIS CONDICIONANTES DO
PROCESSO
No empilhamento de rejeitos arenosos a
retirada de água pode ser obtida por
escoamento através dos vazios, a partir do
lançamento em talude de um ponto elevado.
Este processo não pode ser utilizado com
os rejeitos argilosos, pois além de possuirem
baixa permeabilidade, as lamas argilosas têm
baixíssimo ângulo de repouso, dificultando o
escoamento da água.
Deste modo, a desidratação é conseguida
através da exposição da superfície de rejeitos à
secagem por evaporação.
É necessário, portanto, que haja diferentes
reservatórios para que o lançamento seja
intermitente, com pausas para exposição ao
sol. Em cada reservatório devem ser atendidos
alguns aspectos, conforme descrito a seguir.
Drenagem Superficial
O principal aspecto a ser tratado é a
remoção da água superficial, seja proveniente
dos rejeitos, seja de precipitação de chuva. É
necessário manter uma declividade mínima
que permita um rápido escoamento da água
pluvial.
No caso das lamas muito diluídas, a
superfície obtida é quase horizontal (da ordem
Em Porto Trombetas o pré-adensamento
permite aumentar o teor de sólidos de 12% até
valores acima de 50%, Ávila e Soares (1995).
Neste caso, o teor de sólidos máximo, a ser
obtido no reservatório final após o
bombeamento, é condicionado pela capacidade
182
deste bombeamento, que em Porto Trombetas
fica limitado a 45%, Costa e Outros (1995).
Para teores de sólidos em torno de 30%, a
declividade da superfície é da ordem de
1:1.000 e com cerca de 40% de sólidos, a
declividade cresce para 5:1.000.
Com a superfície mais inclinada melhoram
as condições de declividade superficial e
mesmo que ocorram chuvas a água escoa sem
ser absorvida pelos rejeitos.
teor de sólidos, houve muita interferência de
níveis d’água na superfície dos rejeitos, o que
levou à programação de uma segunda área de
teste especificamente para o tempo chuvoso,
para desenvolvimento de técnicas de
“dewatering”.
Descreve-se a seguir os principais
resultados da primeira área de teste.
Bombeamento dos Rejeitos
O lançamento foi feito em área
previamente terraplenada, com a base do
terreno preparada para receber os rejeitos sobre
uma superfície de baixa declividade, para
propiciar o fácil escoamento da água
sobrenadante, sem entretanto deixar fluir a
lama.
Mesmo assim houve fluxo dos rejeitos,
pelo fato de que a declividade adotada, de
cerca de 2%, se mostrou excessiva.
Desta forma, a superfície final dos rejeitos
foi condicionada pelo enchimento das partes
mais baixas, onde acumulam-se as maiores
espessuras, resultando uma superfície quase
horizontal, de drenagem mais difícil.
Nestas condições, a secagem da lama
quando exposta torna-se mais difícil.
Foi feito o acompanhamento dos valores do
teor de sólidos ao longo do tempo em treze
pontos da área, obtendo-se portanto a evolução
da secagem da lama com o tempo.
Primeira Camada
É claro que quanto maior o teor de sólidos,
maior a declividade da superfície e melhor será
a drenagem. O limite prático deste parâmetro é
a bombeabilidade dos rejeitos.
Acima de determinado valor de teor de
sólidos, as bombas centrífugas já não
conseguem bombear os rejeitos.
Existem mecanismos de fluidificação que,
através da agitação da lama, tornam possível o
seu bombeamento com bombas centrífugas,
mesmo com maiores teores de sólidos.
As bombas de deslocamento positivo
podem ser utilizadas para os rejeitos muito
densos, porém, para bombear estes rejeitos
estas bombas trabalham com altas pressões e
menores vazões. O resultado será um maior
número de bombas e uma linha de tubulação
para pressões mais altas, isto é, maior
investimento no sistema e maior custo de
energia.
Algumas plantas industriais têm utilizado o
transporte, via caminhões ou mesmo correias
transportadoras, de rejeitos de alto teor de
sólidos obtidos através de bombas de vácuo.
3. AS EXPERIÊNCIAS
TROMBETAS
DE
Análise dos
Camada
Resultados
da
Primeira
No gráfico da figura 1 foram lançados os
resultados das determinações do teor de sólidos
em função do tempo. O gráfico foi preparado
de modo a distinguir dois aspectos
importantes, que condicionam o secamento: a
presença do nível d’água à superfície da lama e
a espessura de lama submetida ao lançamento.
Desta forma, distingue-se três grupos de
pontos:
Figura 1a. - Pontos situados em área que
permaneceu drenada e com pequenas
espessuras expostas à secagem. Esta área
representa a melhor condição de secagem, aqui
denominada de condição 1.
Figura 1b - Pontos situados em área que ao
longo do tempo a drenagem permitiu melhor
PORTO
Duas áreas-piloto foram construídas em
Porto Trombetas junto aos reservatórios de
deposição de rejeitos.
Na primeira área foram testadas três
camadas que ficaram expostas a diferentes
condições de pluviosidade.
Basicamente estas três camadas permitiram
concluir pela viabilidade do processo em
tempo de estiagem. Para o período de chuvas,
embora tenha havido considerável ganho do
183
condição de secagem de espessuras de valor
intermediário, aqui denominada de condição 2.
Figura 1c - Pontos situados em área que
permaneceu submersa e com maiores
espessuras expostas à secagem. Esta área
representa a pior condição de secagem e será
denominada de condição 3.
condição 2, mostraram aumento do teor de
sólidos para cerca de 45% em 10 dias,
crescendo para cerca de 65% em 20 dias, 80%
em 30 dias e aos 50 dias já atingiu a condição
semelhante aos pontos de pequena espessura.
- Deve ser pesquisado nas próximas camadas a
condição de maiores espessuras, entre 40
centímetros e 1,00 metro, em condição acima
do nível d’água, semelhantemente à condição
2, porém com espessuras maiores.
- Os pontos situados abaixo do nível d’água e
com maiores espessuras, condição 3,
permanecem praticamente com o mesmo teor
de sólidos até a determinação de 30 dias. Na
determinação de 50 dias é possível observar
pequena tendência ao aumento do teor de
sólidos, o que pode ser atribuído a evaporação
da água combinada com melhorias na
drenagem.
- Os resultados obtidos em todas as áreas
permitem indicar a drenagem como o fator
mais importante no resultado da observação de
secamento. É necessário pesquisar formas de
drenagem que permitam melhorar a retirada da
água da lama.
- As condições de drenagem da área de teste
não foram muito favoráveis pela sua posição
em cota mais baixa. Este fator representa uma
boa condição de teste já que os resultados
estavam sendo observados em condições
piores que as do protótipo.
- Duas outras camadas foram testadas nesta
área, sendo que a mais bem documentada de
ensaios foi a terceira camada. Esta camada
também foi testada em condições de ocorrência
de chuvas.
Teor de Sólidos (%)
100
90
80
AMOSTRA RETIRADA ATÉ 10 cm
DE PROFUNDIDADE
70
60
50
10
20
30
40
50
100
Teor de Sólidos (%)
90
80
70
60
AMOSTRA RETIRADA ENTRE 20 e 40cm
DE PROFUNDIDADE
50
40
10
20
30
40
50
70
Teor de Sólidos (%)
60
50
40
30
20
AMOSTRA RETIRADA ACIMA DE 70 cm
DE PROFUNDIDADE
10
10
20
30
40
50
Tempo (dias)
Figura 1 – Primeira Camada
A condição 3, provavelmente, representa
melhor as condições de campo encontradas
com maior frequência.
Os resultados apresentados na figura 1
permitem concluir que:
- Os pontos situados acima do nível d’água e
com pequena espessura, condição 1,
apresentam secamento apreciável já na
primeira determinação que foi feita com 10
dias.
- Considerando que a lama foi lançada com
cerca de 30% de teor de sólidos, o valor
determinado variando a 75% com médias de
70% em 10 dias, mostra uma resposta bastante
rápida.
- Após os 10 dias o teor de sólidos continuou
aumentando atingindo cerca de 90% em 20
dias.
- Os pontos situados acima do nível d’água,
com espessuras de 20 a 40 centímetros,
Terceira Camada
O material foi lançado por bombeamento
com um teor de sólidos em torno de 25%, até
formar uma camada de espessura determinada.
Ao longo do tempo foram colhidas
amostras na área de teste em locais diferentes
(pontos 1 a 14).
Neste trabalho estão apresentados os
resultados dos pontos 1, 1A, 7 e 11 (figuras 2 a
4). Esses pontos foram escolhidos por
encontrarem-se em condições distintas, como
segue:
- Ponto 1 e 1A - Situam-se na área mais baixa,
onde surgem as maiores espessuras de rejeito,
184
80
Teor de sólidos
equivale à condição 3, descrita na primeira
camada.
- Ponto 7 - Representa a condição
intermediária, condição 2.
- Ponto 11 - Situa-se na área mais alta, logo
mais favorável à secagem, representando a
condição 1.
40
20
0
Precipitação (mm)
75
80
Teor de sólidos
60
60
40
20
0
20
40
60
80
100
40
60
80
100
50
25
0
20
0
Tempo ( dias )
75
Precipitação (mm)
0
0
20
40
60
80
100
amostra na superfície
30cm de profundidade
50
60 cm de profundidade
Figura 4 – Terceira Camada – Ponto 7
25
80
0
20
40
60
80
Teor de sólidos
0
100
Tempo ( dias )
amostra na superfície
20cm de profundidade
60
40
20
40 cm de profundidade
0
60 cm de profundidade
75
Precipitação (mm)
Figura 2 – Terceira Camada – Ponto 1
Teor de sólidos
80
60
0
20
0
20
40
60
80
100
40
60
80
100
50
25
40
0
20
Tempo ( dias )
0
amostra na superfície
Precipitação (mm)
75
0
20
40
60
80
100
30cm de profundidade
Figura 5 – Terceira Camada – Ponto 11
50
25
Análise dos Resultados da Terceira Camada
0
0
20
40
60
80
100
Tempo ( dias )
amostra na superfície
20cm de profundidade
40 cm de profundidade
60 cm de profundidade
Figura 3 – Terceira Camada – Ponto 1A
185
A primeira amostragem (logo após o
lançamento do rejeito) apresentou resultados
duvidosos, já que o teor de sólidos ficou em
torno de 20%. Confrontando-se com o teor
inicial de lançamento deveria ser da ordem de
30%.
Algumas hipóteses foram levantadas para
esta discrepância:
- Erro nas determinações de umidade.
- Ocorrência de chuvas entre o término do
lançamento e a primeira amostragem.
- Segregação por sedimentação.
- acumular maior tonelagem de rejeitos por
umidade de volume;
- simplifica a estrutura de contenção que não
necessita ser uma barragem para recuperação
de água;
- permite rápida recuperação ambiental logo
após o enchimento da área de deposição.
- Erro nos ensaios de laboratório, no
entanto, constatou-se que os resultados
determinados em laboratório estavam corretos,
sendo o teor inicial da ordem de 20 a 25%.
Apesar destas dúvidas, foi possível
observar uma correlação da variação de teor de
sólidos com o gráfico de precipitação,
chegando-se as seguintes conclusões:
- No período de estiagem prevalecem as
conclusões descritas para primeira camada, que
relatam
ganhos expressivos de teor de sólidos nas
camadas expostas à secagem.
- A ocorrência de chuvas influenciou apenas
as medições das amostras superficiais. As
amostras com profundidades maiores que
0,40m apresentam ganhos significativos de
teor de sólidos mesmo no período chuvoso.
- Nos pontos situados em cotas mais altas
(pontos 7 e 11), portanto onde a drenagem é
eficaz, ocorre um grande aumento do teor de
sólidos mesmo no perído de chuva, atingindo
valores entre 50 e 75%.
5. AGRADECIMENTOS:
Agradecemos à MINERAÇÃO RIO DO
NORTE a autorização para publicação dos
dados contidos neste trabalho.
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
Ávila, J.P. e Soares, R. (1995). Simulação do
Adensamento de Rejeitos Finos por
Métodos Numéricos: Aplicação aos Rejeitos
de Bauxita da Mineração Rio do Norte. III
Simpósio sobre Barragens de Rejeitos e
Disposição de Resíduos, Ouro Preto.
Bromwell, L.G. (1984). Consolidation of
Mining
Wastes,
Simposium
on
Sedimentation Models, ASCE, P. 275-295,
São Francisco.
Chandler, J. (1988). Solar Drying of Red Mud,
117th TMS Annual Meeting, Phoenix,
Arizona.
Costa, L.H. e Outros (1995). Deposição de
Rejeitos em Porto Trombetas: Concepção
Inicial e suas Modificações com os
Resultados da Operação, III Simpósio sobre
Barragens de Rejeitos e Disposição de
Resíduos, Ouro Preto.
Robinsk, E. I. (1975).Thickened Discharge - A
New Approach to Tailings Disposal,
Bulletin The Canadian Institute of Mining
and Metallurgy.
Robinsk, E. I. (1978). Tailings Disposal by
The Thickened Discharge - Method for
Improved Economy and Environmental
Control,
2th
International
Tailings
Symposium, v. 2, Denver.
4. CONCLUSÕES
Em tempo seco o ganho de teor de sólidos é
significativo em poucos dias, atingindo-se
valores
de mais de 70% de sólidos.
Em tempo de chuvas o resultado é
semelhante desde que haja boas condições de
drenagem da superfície dos rejeitos. Este fato
enfatiza a necessidade de teores de sólidos
iniciais mais altos para obtenção de maior
declividade da superfície.
Deve-se investir em procedimentos de
“dewatering” para manutenção e melhoria da
drenagem.
Em Porto Trombetas o sulcamento da
superfície mostrou bons resultados.
Deve ser mencionado que os benefícios
deste método são evidentes pois permitem:
186