Dimensionamento de sistema de paste backfill: estudo de caso para uma mina subterrânea
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Monografia de especialização
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Gilberto Rodrigues da Silva
Luciano Fernandes de Magalhães
Luciano Fernandes de Magalhães
Resumo
O paste backfill é uma técnica aplicada em minas subterrâneas, na qual os rejeitos gerados no beneficiamento são espessados até alcançarem a consistência de uma pasta e, em seguida, combinados com um aglutinante, geralmente cimento. Esse material é transportado para os vazios subterrâneos deixados pela lavra. O paste backfill possui diversas finalidades, como a estabilização das minas subterrâneas, permitindo a continuidade da extração de minério, a redução da disposição de rejeitos na superfície e a minimização do impacto ambiental das operações de mineração. O cimento representa a maior parte do custo envolvido na operação de backfill. Por isso, a otimização da especificação da pasta é fundamental para garantir que tanto os requisitos hidráulicos quanto os operacionais da lavra sejam atendidos, evitando o uso excessivo de cimento. Este trabalho tem como objetivo o dimensionamento de um sistema de paste backfill para uma mina de cobre e ouro que passará de lavra a céu aberto para lavra subterrânea. A pasta resultante deve atender aos requisitos para transporte gravitacional e alcançar os critérios de resistência à compressão necessários para o preenchimento dos vazios subterrâneos. Para o dimensionamento, a pasta foi caracterizada quanto à sua reologia, granulometria e densidade de sólidos. A porcentagem de cimento foi determinada a partir dos resultados obtidos em ensaios de compressão simples. Foi desenvolvido um modelo hidráulico considerando a rota do sistema, permitindo a definição da tubulação a ser utilizada e o traço otimizado da pasta.
Abstract
Paste backfill is a technique used in underground mining, where the tailings generated during ore processing are thickened to achieve paste-like consistency and then combined with a binder, typically cement. This material is transported to the underground stopes left by mining. Paste backfill serves several purposes, including the stabilization of underground mines, enabling the continuity of ore extraction, reducing tailings disposal on the surface, and minimizing the environmental impact of mining operations. Cement represents most of the costs involved in the backfill operation. Therefore, optimizing the paste specification is crucial to ensure that both the hydraulic and operational requirements of the mine are met, avoiding excessive cement consumption. This study aims to design a paste backfill system for a copper and gold mine transitioning from open-pit to underground mining. The resulting paste must meet the requirements for gravitational transport and achieve the necessary compressive strength criteria for filling the underground stopes. For the design, the paste was characterized in terms of its rheology, particle size distribution, and solid density. The cement percentage was determined based on the results of unconfined compression tests. A hydraulic model was developed, considering the system’s route, allowing the definition of the piping to be used and the optimized paste mix recipe.
Assunto
Minas e recursos minerais, Tecnologia mineral, Hidráulica, Reologia, Minas subterraneas
Palavras-chave
Paste backfill, Hidráulica, Resistência à compressão, Reologia, Mineração subterrânea