Mineração de Minério de Ferro: Processo, Tipos e Técnicas de Extração

Minério de ferro é tipo de mineral e rocha do qual ferro metálico é extraído economicamente. Normalmente rico em óxidos de ferro, varia em cor: cinza escuro, amarelo brilhante, roxo profundo, vermelho ferrugem. Ferro encontrado como magnetita (Fe₃O₄), hematita (Fe₂O₃), goethita (FeO(OH)), limonita (FeO(OH)·nH₂O) ou siderita (FeCO₃).

Processo de Mineração

Processo consiste em descoberta do depósito através de extração e retorno da terra ao estado natural. Etapas distintas:

1. Descoberta – Prospecção/exploração para encontrar e definir extensão, localização e valor do corpo de minério. Leva a estimativa matemática de tamanho e teor.
2. Exploração e avaliação – Identificação e quantificação de corpos de minério usando técnicas geológicas, geofísicas, metalúrgicas. Forma simples: perfuração em áreas remotas para amostragem. Dados registrados, mapeados, analisados, interpretados, frequentemente usando modelos.
3. Planejamento de mina – Após avaliação, plano detalhado desenvolvido. Identifica quais corpos minerar e sequência para entregar produto requerido a custo adequado. Planejamento importante antes do desenvolvimento e continua diariamente quando operacional.
4. Acesso ao depósito – Frequentemente necessário minerar/remover material estéril (overburden) sem interesse. Movimento total de minério e estéril = processo de mineração. Frequentemente mais estéril que minério minerado durante vida da mina. Remoção e disposição de overburden = custo maior na operação.

Técnicas de Mineração

Baseadas em métodos de escavação: mineração a céu aberto e subterrânea (subsuperfície). Minério de ferro quase exclusivamente minerado por operações a céu aberto. Métodos predominantes: open pit e open cut. Algumas minas subterrâneas operam globalmente. Decisão depende da proximidade do corpo de minério à superfície. Open pit e open cut = menos custosas. Razões de overburden e stripping importantes para determinar viabilidade. Stripping ratio = unidade de overburden removida por unidade de minério bruto. Mina a céu aberto típica na Figura 1.

Figura 1: Mina a céu aberto típica de minério de ferro

Baseado em métodos, mineração dividida em: manual e mecanizada. Grandes minas = mecanizadas; manuais em minas pequenas.

Mineração Manual

Limitada a minérios flutuantes (float ores). Minério de reef também manual em pequena escala. Área de float ore escavada manualmente com picaretas, barras, pás; material peneirado manualmente para separar +10 mm float ore, empilhado. Estéril devolvido aos poços. Para reef ores: furos 0,6 m profundos, 30–40 mm diâmetro, perfurados com martelos manuais operados por compressores portáteis. Espaçamento ~0,6 m; cada furo carregado com 150–200 g pólvora ou cartuchos de gelatina. Minério detonado e fragmentado peneirado manualmente, empilhado para carregamento em caminhões.

Mineração Mecanizada

Grandes minas = mecanizadas. Extração de depósitos superficiais. Todas operações mecanizadas; mineração invariavelmente por formação sistemática de bancadas (benches) por perfuração e desmonte.

Processo de Mineração (Detalhado)

Recuperação de material em open pit. Overburden (vegetação, solo, rocha) removido (stripped) para alcançar depósitos enterrados. Overburden continuamente removido durante vida da mina à medida que parede alta recua para aprofundar cava. Bancadas desenvolvidas para perfuração, desmonte e transporte do minério à britagem. Altura das bancadas depende: requisito de produção, forma/tamanho/profundidade do corpo, perturbação geológica, dureza/compacidade, tipo/tamanho de equipamentos. Comprimento da frente depende: contornos do depósito, produção requerida, variação de teor, requisitos de blend, capacidade de carregamento. Largura da bancada governada pelo tamanho do maior equipamento.

Perfuração nas bancadas para produção com perfuratrizes mecanizadas específicas. Objetivo: criar furo de diâmetro, profundidade, direção adequados em rocha para explosivos. Furos perfurados em padrão específico dependendo: altura da bancada, diâmetro do furo, maquinário, natureza da rocha, tipo de explosivos. Furos geralmente verticais, podem ser inclinados para melhores resultados.

Objetivo do desmonte: expor corpo de minério para extração e fragmentar minério. Requisito principal para explosivo: combustão completa sem suprimento externo de oxigênio. Explosivos usados antigamente: nitroglicerina, material carbonáceo, agente oxidante. Às vezes cartuchos de emulsão ou gel. Hoje, mais comuns: mistura nitrato de amônio e óleo combustível (ANFO). Detonados por espoleta de alto explosivo e/ou primer. Atualmente nonel usado como detonador. Nonel = detonador de tubo de choque para iniciar explosões. Em vez de fios elétricos, tubo plástico oco entrega impulso de disparo ao detonador, imune a riscos de corrente elétrica perdida. Consiste em tubo plástico de pequeno diâmetro, três camadas, revestido internamente com composto explosivo reativo; quando ignitado, propaga sinal de baixa energia, similar a explosão de poeira. Reação viaja ~2.000 m/s ao longo do tubo com mínima perturbação externa. Design incorpora tecnologia patenteada: disco de amortecimento (CD) e buffer de ignição retardada (DIB) para confiabilidade e precisão.

Áreas para mineração a céu aberto selecionadas pelo plano de mina. Áreas identificadas marcadas. Minério extraído de grandes cavas por extração progressiva ao longo de degraus/bancadas. Bancadas dão acesso a minério progressivamente profundo, à medida que nível superior removido. Após solo e rocha sobrejacente limpos, minério perfurado e detonado. Porção a remover perfurada por rigs em padrão apropriado. Furos carregados com misturas explosivas, carregados e detonados. Desmonte resultante fragmenta material ao tamanho requerido para escavação.

Após desmonte, minério fragmentado carregado por pás, escavadeiras ou carregadeiras frontais em caminhões fora-de-estrada para transporte à britagem e lavagem. Transporte facilitado por manutenção de estradas de mina. Transportadores de correia overland usados onde longas distâncias entre cavas/britagem e britagem/carregamento. Cavidades amplas criadas por perfuração, desmonte e remoção = "open pits".

Britagem e Lavagem de Minérios

Em plantas de britagem e lavagem, processamento do minério realizado. Processamento varia desde britagem/peneiramento simples e separação de frações de tamanho até processos que beneficiam/升级 qualidade dos produtos. Feito por processos físicos removendo impurezas por diferença de densidade ou tamanho de partícula (gravidade ou separação por tamanho). Processamento pode ser úmido ou seco. Manuseio, lavagem e peneiramento mecanizados nas plantas.

Minério processado estocado e blendado para atender requisitos de qualidade antes de recuperado e carregado em vagões ou caminhões para expedição aos clientes.

Questões Ambientais

Materiais residuais de mineração a céu aberto: overburden, rocha estéril, água de mina com sólidos suspensos e materiais dissolvidos. Outros resíduos: pequenas quantidades óleo/graxa derramados. Água de mina contém constituintes dissolvidos/suspensos similares aos do corpo de minério: traços de Al, Sb, As, Be, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Se, Ag, S, Ti, Zn, etc.