MINE TO PLANT NA MINA DE SALOBO - ENTMME...possuem RQD > 60, indicando que os dados geotécnicos se apresentaram grossos. A figura 3 apresenta os resultados de UCS e RQD. 0 10 20 30

XXVII Encontro Nacional de Tratamento de Minérios e Metalurgia Extrativa

Belém-PA, 23 a 27 de Outubro de 2017

MINE TO PLANT NA MINA DE SALOBO

GONTIJO, G.1, FONSECA, R.2, ZECCHINI, A.3, UCHOA, E.4, PIMENTEL, B.5 1 Planta & Processo/Technology Solutions/Orica, Brazil. [email protected]

2 Desenvolvimento de Processo/ Salobo/ Vale, Brazil. [email protected] 3 Technology Solutions Lead / Orica LATAM North. [email protected]

4 Operação de Mina/ Salobo/ Vale, Brazil. [email protected] 5 Serviços Técnicos/Technology Solutions/Orica, Brazil. [email protected]

RESUMO

Este paper tem o objetivo de apresentar a metodologia e os resultados alcançados pelo Mine to

Plant na mina de cobre da Vale Salobo. O Mine to Plant está baseado no conceito de que

melhorias de fragmentação por desmonte de rochas tem efeito positivo sobre a performance da

planta de beneficiamento.

A Vale iniciou as operações do Salobo I (12 Mtpa) em Q2-2012, em Q2-2014 iniciou-se a

operação do Salobo II (24Mtpa). Em Q1-2015 iniciou-se a primeira fase dos trabalhos de Mine

to Plant (Ano #1) e Q1-2016 a segunda fase do projeto (Ano # 2)

Mesmo com a complexidade das análises técnicas em se determinar o impacto correspondente

para cada uma das iniciativas de melhorias na operação de desmonte realizadas em paralelo com

start up da planta de beneficiamento, durante o Ano # 1, o departamento de mina e planta

implementou a metodologia com sucesso na Vale Salobo.

Este paper apresenta os resultados de aumento de tratamento (tph) da segunda fase de trabalho,

em cada uma das etapas de britagem primária e secundária, Moagem de rolos HPGRs e moagem

de bolas, bem como a comparação dos resultados de KPIs da linha base, ano # 1 e ano # 2.

As melhorias nas técnicas de desmonte, dos controles operacionais, e uso de explosivos mais

energéticos bem como uso de sistemas eletrônicos de iniciação permitiram uma redução do top

size do ROM, P80 e P50 e consequentemente redução dos eventos de paradas na britagem

primária por blocos e engaiolamento.

Nesta segunda etapa do trabalho, últimos12 meses, manteve-se as melhorias alcançadas nas

etapas de britagens e buscou um incremento na participação de finos através de desmontes com

alta razão de carga e explosivo mais energéticos. Foi possível determinar que o desmonte

aumentou o tratamento da britagem primária em 20%, em 19% a britagem secundária e 2,5% no

circuito de HPGR e moagem de bolas.

PALAVRAS-CHAVE: Mine to Plant, melhorias, performance, taxa horária, explosivo,

desmonte

mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]


Belém-PA, 23 a 27 de Outubro 2017

ABSTRACT

This paper aims to present the methodology and results achieved by Mine to Plant at the Salobo

copper mine, Vale. “Mine to Plant” is based on the concept that improving blasting

fragmentation have a positive impact over the processing plant performance.

Vale started the operations of Salobo I (12 Mtpa) in Q2-2012 and in Q2-2014 began the

operation of Salobo II (24 Mtpa). In Q1-2015 the first stage of the Mine to Plant (Year # 1)

started, and in Q1-2016 the second stage of the project (Year # 2).

The methodology was implemented since the beginning of the contract. The complexity to

perform the technical and financial analysis of each initiative and determine the corresponding

benefit in the mill plant was high, and happened in parallel with the plant start-up. By focusing

on the targets of the mine and plant departments to execute “Mine to Plant” throughout all stages

of the operation, the project has effectively demonstrated that the concept works and was

successful.

This paper presents the results of increase in plant throughput (tph) corresponding to the second

stage of Mine to Plant project in the following operations: primary crushing, secondary crushing,

HPGR roller milling and Ball milling, by comparing the KPI’s of Year 2 with the baseline and

Year 1 results.

In Year 1, Improvements in blasting techniques, operational controls, and use of more energetic

explosives as well as the use of electronic initiation systems allowed a reduction of the top size

of the ROM, P80 and P50 and consequently reduction delays due to oversize material.

In Year 2, the focus was to increase the percentage of fines by using high-energy explosives and

higher energy factors in the blasts. Using “Mine to Plant” process it was possible to determine

that blast fragmentation increased primary crusher throughput in 20%, secondary crusher

throughput in 19%, and HPGRs and ball mills throughput in 2.5%.

KEYWORDS: Mine to plant, improvements, performance, throughput, explosive, blast, energy



INTRODUÇÃO

Salobo é uma mina de Cobre da Vale, localizada no estado do Pará. As operações do Salobo I

(Linha 1) com capacidade de 12 Mtpa iniciou em Q2-2012, em Q2-2014 iniciou-se a operação

do Salobo II (24Mtpa). A operação de mina conta com perfuração 12¼ polegadas de diâmetro, e

aplicação de explosivos bombeáveis. O processo de remoção do material desmontado se dá por

escavadeiras e caminhões. O minério segue para os britadores primários giratórios e passa pela

britagem secundária, prensas, moagem de bolas e flotação.

A Orica Brasil iniciou os trabalhos na operação de carregamento e desmonte de mina em Q1-

2015 período o qual iniciou-se também a primeira fase dos trabalhos de Mine to Plant e, em Q1-

2016 iniciou-se a segunda fase do projeto, sendo os dados de ambos períodos comparados a linha

base definida no início do projeto.

Vale e Orica formaram uma equipe multidisciplinar liderado pelos gerentes de planta e mina, e

integrado com áreas de geologia, geomecânica, planejamento, operação de mina e planta que

juntos desenvolveram metodologia de trabalho cujo objetivo principal é procurar constantemente

por melhorias e implementar soluções tecnológicas que otimiza processos de mina e planta.

Mesmo com a complexidade das análises técnicas em se determinar o impacto correspondente

para cada uma das iniciativas de melhorias na operação de desmonte realizadas em paralelo com

start up da planta de beneficiamento, o departamento de mina e planta implementou a

metodologia com sucesso na Vale Salobo.

A figura 1 apresenta a metodologia do Mine to Plant que tem por objetivo principal buscar por

maximizar o tratamento da planta de beneficiamento através de melhorias de fragmentação por

desmonte através de alterações dos parâmetros de perfuração e desmonte e medidos os efeitos

nas operações de carga, transporte.

Definir Objetivo da

Fragmentação

Desenho, Modelamento& Simulação

da Perfuração e

Desmonte

Implementaçãoe medição da fragmentação

Avaliação da Planta

Ajuste maplanta e

fragmentação do desmonte

Figura 1: Metodologia Mine to Plant (Alarcón etc al, 2015)



PROPRIEDADE DAS ROCHAS

A caracterização tecnológica do minério (2014, Salobo ore characterisation database), indicou

que mais de 80% das amostras apresentam work index de 24kWh/t indicando material bastante

competente em termos de moagem e uma densidade variando de 2,8 a 4,2 g/cm3. A figura 2

apresenta os resultados de Wi e Densidade para as amostras estudadas.

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

30

% fr

equê

ncia

acu

mul

ado

% F

req

uê

nci

a

Work index _Wi (kwh/t)

Duro Muito Duro Extremamente Duro

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

2,4-2,6 2,6-2,8 2,8-3,0 3,0-3,2 3,2-3,4 3,4-3,6 3,6-3,8 3,8-4,0 4,0-4,2 4,2-4,4

% F

req

uê

nci

a

Densidade g/cm3

Figura 2: Histogramas de amostras de 2014: Work index (Wi) e densidade

Os ensaios de point load test (PLT) indicados para medidas indiretas da UCS (Resistência a

compressão uniaxial) indicaram que cerca de 90% das amostras são consideradas rochas muito

duras. Os ensaios de Rock quality designation (RDQ) apresentou que mais de 70% das amostras

possuem RQD > 60, indicando que os dados geotécnicos se apresentaram grossos.

A figura 3 apresenta os resultados de UCS e RQD.

0

10

20

30

40

50

60

0-20 20-40 40-60 60-80 80-100

% F

req

uê

nci

a

RQD

Figura 3: Histogramas de amostras de 2014: Resultados de UCS e RQD

Os resultados dos ensaios de caracterização do minério indicam a necessidade de um processo

integrado de cominuição nas operações de mina, britagem e moagem.



ROTA DE PROCESSO SIMPLIFICADO

A rota é constituída de duas linhas (Salobo I e II). A britagem primária tem dois britadores

giratórios, modelo 60`x89` de 600kW, o produto de ambos segue para uma pilha de estoque com

capacidade total de 47.000 t. A britagem secundária é constituída de três britadores cônicos,

modelo MP1000 de 750 kW em circuito fechado com três peneiras 12`x24`DD banana, sempre

dois britadores operando e um stand by. O produto da britagem secundária segue por meio de um

correia de longa distância (TCLD) para uma pilha de estoque com capacidade de 110.00t sendo

material retomado para circuito de cominuição (Salobo I e Salobo II).

O circuito das prensas é constituído de quatro unidades sendo cada HPGR com 2m de diâmetro e

1,5m de comprimento e com dois motores de 1,85MW. O produto de cada HPGR segue para

duas peneiras vibratórias duplo deck em que o retido é carga circulante retornando ao circuito e o

underzise das peneiras segue para circuito da moagem de bolas.

A moagem de bolas é constituída de quatro moinhos de 26`x 44` com 16,5MW de potência

instalada e velocidade variável. Cada moinho opera em circuito fechado com bateria de 10

ciclones de 26pol.

A figura 4 apresenta fluxograma esquemático do circuito de cominuição.



Figura 4: Fluxograma esquemático

METODOLOGIA

Em Dez 2014 a correia TCLD foi re-potenciada e em Fev 2015 foi realizado a troca do rompedor

hidráulico. O Mine to Plant iniciou-se em Março 2015 e isolar cada um dos efeitos foi parte do

desafio na implementação da metodologia.

Para ter-se uma referência de comparação dos resultados foi formada uma Linha Base com os

indicadores de desempenho (KPI’s) e seus valores medidos nas condições encontradas antes do

início do projeto. Os mesmos KPI’s foram monitorados durante a implementação dos projetos de

melhorias dos anos #1 e 2, sempre comparados a linha base anteriormente definida no projeto.

A primeira fase do trabalho (Ano # 1) teve como objetivo principal reduzir o P80 dos desmontes

atuando em novas técnicas operacionais de desmonte, mantendo o design dos planos perfuração

e amarração e, inserindo explosivos mais energéticos devido a troca de fornecedor. Além das

melhorias apresentadas, na segunda fase do trabalho (Ano # 2) foi alterado o design dos planos

de perfuração e inserido explosivos ainda mais energéticos.



A seguir é apresentado os principais parâmetros que interferem na melhoria de fragmentação do

desmonte.

Controle técnico/operacional serviços de desmonte.

Segundo (Chiappetta, 2016) o primeiro controle para melhorar a fragmentação é o controle

operacional na implementação dos desenhos de perfuração, além disso outros parâmetros afetam

a fragmentação, como por exemplo, a distribuição de carga no furo, múltiplos pontos de

iniciação, explosivos de alta energia e controle sobre o tempo de sequenciamento entre linhas e

furos do desmonte permitindo assim uma maior interação entre ondas.

Alteração nos desenhos de perfuração

A figura 5 apresenta a alteração da malha de perfuração para o minério de alto teor (MSAT) que

predominantemente alimenta a planta de beneficiamento e historicamente é o minério com rocha

mais dura. Observa-se alteração da área de perfuração de 37,5m2 (5m x 7,5m) para 26,4m2 (4,8m

x 5,5m).

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Áre

a m

2

Área Perfuração m2

Ano#1 Ano#2

Figura 5: Comparação da área de perfuração A (afastamento) x E (espaçamento) utilizada no

Ano 1 e 2.

Aumento de energia efetiva

A figura 6 apresenta a característica técnica dos explosivos aplicados durante todo o projeto. No

segundo ano, devido a migração de explosivo, a energia relativa da emulsão aumentou de 162

para 174 RBS (Relative Bulk Strength – RBS) e para a emulsão blendada, e já para a emulsão

pura aumenta de 174 para 184 RBS.



0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200R

BS

(%

)

% Emulsão

Comparação Explosivo Aplicado

base explosivo#1 explosivo#2

70 100

Figura 6: Comparação dos explosivos de acordo com sua energia efetiva RBS

A energia efetiva RBS permite entender rapidamente a relação entre energias aplicada pelos

explosivos, uma vez que é calculada por unidade de volume, ou seja, para cada metro de

explosivo carregado.

A figura 7 resume o aumento a energia efetiva (MJ/ton desmontado) aplicada ao minério de alto

teor, impactando assim em uma maior geração de finos 8mm e aumento de produtividade tph.

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

MJ/

ton

des

mo

nta

do

Energia Efetiva MJ/ton desmontado

Ano#1 Ano#2

Figura 7: Comparação da energia efetiva aplicada para cada período



RESULTADOS

Para avaliar a melhoria de fragmentação, foi necessário construir uma linha base com diferentes

períodos para cada uma das etapas de cominuição: britagem primária, britagem secundária e

moagem HPGRs e bolas.

Britagem Primária

Na britagem primária foram monitorados dois KPIs, sendo o primeiro relacionado a quantidade

de material oversize a cada 100Ktons de material alimentado na britagem primária e o segundo

relacionado ao tempo de parada de cada evento. Neste caso foi possível monitorar as paradas dos

britadores primários por blocos e engaiolamentos, bem como avaliar o efeito do novo rompedor

de matacos devido ao KPI de tempo para cada evento de parada.

A Figura 8 apresenta os KPIs monitorados para todo período: Linha base, Ano # 1 e Ano # 2.

16,5

5,2 3,2

5,2

2,8 2,9 4,8

2,4 3,7

2,0 2,5 3,0 2,5

3,6 3,1

02468

101214161820

Britadores Primários: Paradas por Blocos, número de eventos cada 100 Kton

0,37 0,34 0,39

0,24 0,300,25

0,34

0,44

0,34 0,35

0,540,51

0,48

0,36

0,49

0,100,150,200,250,300,350,400,450,500,550,600,65

Britadores Primários: Paradas por Blocos, média de horas/evento

11,5

3,2 3,43,9 3,2 3,2 3,4 2,4

3,4 3,21,8

2,84,5 4,2

5,4

02468

101214161820

Britadores Primários: Paradas por Engaiolamento, número de eventos cada 100 Kton

0,45

0,29

0,37

0,270,25

0,37

0,24

0,370,41

0,58

0,44 0,45

0,350,43

0,30

0,100,150,200,250,300,350,400,450,500,550,600,65

Britadores Primários: Paradas por Engaiolamento média de horas/evento

Figura 8: KPIs Paradas por Matacos e Engaiolamentos.

Os gráficos acima mostram a redução de eventos de parada dos britadores primários por matacos

e engaiolamentos indicando assim redução nos materiais de sobre tamanho alimentados na

britagem primária. Em termos de paradas por blocos, tinha-se na linha base 16,5 eventos de

paradas para cada 100Ktons de ROM processado na britagem primária, este número foi reduzido

para 5,2 eventos no primeiro ano e posteriormente para 3,4 eventos no segundo ano.



Os gráficos de média/hora de cada evento de parada indicam que no primeiro ano o efeito do

novo rompedor não foi tão significativo para as paradas por matacos, mas efetivo para eventos

de engaiolamento. No segundo ano, devido alteração de procedimento operacional durante a

operação do rompedor, observa-se que houve aumento do tempo de parada de cada evento,

reduzindo ou até anulando o efeito do novo rompedor nos cálculos de aumento de tratamento.

Considerando as horas efetivas de operação, a maior disponibilidade de horas devido a

manutenção, a menor parada por blocos e menor tempo de parada foi possível medir a

contribuição de cada um dos efeitos, o efeito de melhorias de manutenção, do novo rompedor e

do desmonte que juntos contribuíram para o aumento de produção da britagem primária. A figura

9 apresenta percentualmente a contribuição de cada uma das iniciativas, em relação a linha base,

bem como o percentual acumulado de aumento de produção para Ano # 1 e Ano # 2.

Na linha base tinha-se a produção de 43Ktons/dia. O Ano # 1 calculou-se um aumento

acumulado de produção de 32,8%, e no Ano # 2 de 37,7%, sendo neste segundo ano o efeito do

desmonte responsável por 20% de que corresponde a 8,4 Ktons de ROM britado.

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

Linha base Efeitorompedor

Efeitomanutenção

Efeitodesmonte

Acum_Ano 2 Acum_Ano 1

100%

-0,2%

37,7% 32,8%

18%

20%

Britagem Primária: Efeito das Iniciativas_Ano 2(Mar/16 - Jan/17)

Figure 9: Efeito das iniciativas na britagem primária_ano #2

Britagem Secundária

Em dez 2014 a correia transportadora TCLD da britagem secundária foi repotenciada, havendo

alteração da linha base. A Figura 10, apresenta as melhorias de fragmentação de todo o período e

as melhorias de fragmentação do desmonte podendo ser observadas pelas barras azuis claras e

escuras.



0%

5%

10%

15%

20%

25%

% F

req

uên

cia

Tons por hora

Britagem Secundária: tph efetiva

Linha Base Linha Base + repotenciamento correia Ano#1 Ano#2

Figura 10: Comparação das frequências de tph na britagem secundária.

A figura 11 apresenta a contribuição de cada iniciativa no aumento de tratamento para o ano 2. O

repotenciamento da correia (11%), manutenção da britagem secundária (3,5%), as melhorias da

britagem primaria sem efeito desmonte (3,7%) e as melhorias de fragmentação, 19%.

Na linha base tinha-se a produção de 43Ktons/dia, para o Ano#2 o efeito desmonte foi

responsável por 19% de que corresponde a 8,2 Ktons.

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

Linha Base EfeitoRepotenciamento

da Correia

EfeitoManutenção BR2

Efeito BR1º(Manutenção +

Rompedor)

Efeito DesmonteTotal

Acumulado_Ano 2 Acumulado_Ano 1

100%

11,4%

37,7% 32,6%

3,5%3,7%

19,0%

Britagem Secundária: Efeito das Iniciativas _Ano2 (Mar/16 - Jan/17)

Figura 11: Efeito das iniciativas na britagem secundária_ ano#2



Moagem HPGRs

Neste circuito as melhorias de fragmentação do desmonte refletiram no aumento da porcentagem

de finos (fração 8mm) a qual tem efeito na redução da carga circulante das prensas (%CC). Para

confirmar a correlação entre a % de CC e seu efeito no aumento positivo no aumento de

tratamento tph foi elaborado um modelo empírico, com correlação de R2 de 0,98, que indicou

que com a redução da % de CC é possível aumentar o tratamento da usina até certo limite

operacional.

A redução da carga circulante tem efeito positivo no aumento do tratamento tph, conforme figura

12, que indica uma redução na % de CC de 110% (Linha base) para 96% CC no Ano # 1 e 90%

no Ano # 2.

110%

96%

90%

98%102%

113%

94%

76%

85%

90%

79%

87% 88%

80%

92%

60%

65%

70%

75%

80%

85%

90%

95%

100%

105%

110%

115%

120%

Circuito HPGRs: % Carga Circulante

R² = 0,9858

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

tph

ef

% Carga Circulante

Salobo: Modelo Empírico

Figure 12: Circuito HPGRs: Dados Carga circulante e correlação %CC e alimentação nova tph.

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

% F

req

uê

nci

a

Tons por hora

Circuito HPGRs: Alimentação Nova

tph efetiva

Linha Base Ano#1 Ano#2

Figura13: Comparação das frequências de tph da alimentação nova do circuito de moagem

Na figura 13 observa-se um aumento no tratamento tph efetiva, onde as barras azuis representam

as melhorias de fragmentação do Ano # 1 e Ano # 2, principalmente na faixa 3000-3200 tph e



3200-3400 tph. No entanto, outras iniciativas também contribuíram para aumento de taxa tph

como novas práticas operacionais de operação e manutenção, redução das paradas, etc.

A figura 14 apresenta a contribuição percentual de cada um dos efeitos no aumento de

tratamento, sendo o efeito desmonte responsável por 2,5% de aumento de tratamento quando

comparado a Linha base, representando cerca de 1,08Ktd.

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

100%11,4%

7,3%9,5% 3,4%

1,0% 2,3%2,5%

HPGRs & Moagem bolas: Efeito das Iniciativas_ Ano 2(Fev/16 a Jan/17)

Figura 14: Efeito das iniciativas no circuito HPGR e moagem_ ano#2

Para poder determinar os efeitos de cada iniciativa, aumento do tratamento tph da moagem, %

carga cirulante do circuito HPGR, além de dados de disponibilidade, utilização e tempos de

paradas da planta de beneficiamento foram todos disponibilizados. Como esperado, o efeito das

melhorias de fragmentação por desmonte nesta etapa foram menores do que nas etapas de

britagens e para o periodo avaliado indicou um impacto em 2,5% de aumento de produção de

ROM e consequentemente de cobre fino, considerando a performance operacional de

recuperação da planta de concentração gerando assim um benefício tecnico e econômico.

CONCLUSÃO

A metodologia do Mine to Plant foi implementada com sucesso no Salobo mostrando também

sua viabilidade durante a estabilização do processo.

As melhorias de fragmentação do segundo ano contribuíram para o aumento no tratamento

conjuntamente com as melhorias de operação e processo. Deste modo foi possível calcular

impacto positivo do efeito do desmonte no aumento do tratamento, sendo 20% na britagem

primária, 19% na britagem secundária e, no circuito dos HPGRs e moagem um aumento de 2,5%

que corresponde também ao aumento de cobre fino e benefício econômico.



Outras técnicas de desmonte de rochas estão sendo atualmente implementadas como banco

duplo, múltipla iniciação, explosivos de maior energia etc, com o objetivo de continuar a

maximizar os processos de planta, carregamento e transporte de material.

AGRADECIMENTOS

Agradecemos a Vale Salobo pela sua confiança e integração a este projecto conjunto com a

Orica e por permitir a publicação dos resultados obtidos até agora.

REFERÊNCIAS

Chiappetta, F. (2016). Innovative Blasting Technologies to Improve Fragmentation, Plant

Throughput and Productivity. Orica’s technical seminar, Santiago, Chile.

Alarcón, J. et al. (2016). Mine to Plant Comissioning in Salobo mine, Procemin 2016, Santiago,

Chile

Gontijo, G et al. (2015-2016-2017). Technical reports of Mine to Plant Service of Orica in Vale

Salobo mine. Internal reports of service.

Zecchini, A. et al (2016). Fragmentation Improvement Blasting and Its Benefits in Mine and

Plant Operations Through Technology and innovation, Word Congress mineral, 2016, Rio de

Janeiro, Brasil.

Salobo ore characterisation database, Cobre Salobo – Resumo Resultados WI. Xls, 2014.

Documents

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