165) Barragem de Rejeitos

1 - DEFINIÇÃO:

As Barragens de rejeitos são reservatórios destinados a reter resíduos sólidos e água resultantes de processos de extração de minérios.

O armazenamento desses rejeitos é necessário a fim de evitar danos ambientais e degradação das áreas de entorno a jusante..

As características dos rejeitos variam segundo o tipo de mineral e o processo de beneficiamento empregado.

Podem ser de granulometria fina (inferior a 0,074 mm), constituídos de siltes e argilas, materiais que apresentam alta plasticidade, alta compressibilidade e de difícil sedimentação, sendo depositados sob forma de lama.

Os rejeitos também podem ser formados por materiais não plásticos (areias), de granulometria mais grossa, altamente permeáveis e com boa resistência ao cisalhamento, ao contrário dos rejeitos de granulometria fina.

O transporte dos rejeitos, sob a forma de polpa, pode ser feito por gravidade, através de canais ou dutos, com ou sem sistemas de bombeamento, a depender da inclinação do terreno e da distância entre a instalação de beneficiamento do minério e o local do descarte do material.

As barragens nada mais são do que grandes estruturas para dispor materiais.

Estes materiais podem ser tanto os de mineração, quanto de outras indústrias, como a água para produção de energia elétrica, entre outros.

Especificamente na mineração, as barragens de rejeito servem para que tudo o que não será aproveitado após o beneficiamento possa ser reservado.

Como o rejeito do beneficiamento comum é um rejeito com muita água, essas barragens inicialmente se parecem mais com piscinões cheios de lama. Isso faz parte do processo.

Essa lama de rejeitos deve descansar nessa piscina até que suas partículas sólidas decantem e mais e mais rejeitos vão sendo depositados lá.

Os rejeitos de mineração precisam ser depositados em algum lugar. A barragem de contenção é a estrutura mais usada para armazenar esse material. É o método mais antigo, simples e barato, feita com o próprio material do rejeito.

1.1) Rejeito de mineração:

O rejeito de mineração é o que sobra quando se usa água para separar o minério de ferro do material que não tem valor comercial, é uma forma mais econômica de fazer o beneficiamento promovendo esta separação.

Em geral, esse rejeito é composto por minérios pobres, com baixa concentração de ferro e areia, além da água, daí o aspecto de lama movediça.

Já existem processos de beneficiamento mais modernos, que não utilizam água.

2) TIPOS DE ALTEAMENTO:

Eventualmente é necessário ampliar a capacidade de armazenamento de uma barragem de rejeitos mediante a construção de alteamentos. Existem três métodos de alteamento:

2.1) MÉTODO DE ALTEAMENTO DE MONTANTE:

O método para montante consiste, inicialmente, na construção de um dique inicial ou de partida, utilizando-se geralmente aterro compactado ou enrocamento. Os rejeitos são descarregados hidraulicamente, por meio de canhões ou hidrociclones, desde a crista (parte mais alta) do dique de partida, formando uma praia de rejeito que, com o tempo, será adensada e servirá como fundação e fornecerá material para futuros diques de alteamento, que serão construídos com o próprio material do rejeito. O processo é repetido até que seja atingida a cota de ampliação prevista no projeto.

Esse método é o mais simples e de mais baixo custo de construção, porém está associado à maioria dos casos de ruptura de barragens de rejeitos em todo o mundo, a exemplo do que ocorreu no caso da barragem de Fundão, no subdistrito de Bento Rodrigues, Minas Gerais, em 5 de novembro de 2015 e o rompimento de barragem em Brumadinho, Minas Gerais, em 25 de janeiro de 2019.

2.2) MÉTODO DE ALTEAMENTO DE JUSANTE:

O método de alteamento para jusante é mais conservador, no sentido de que foi desenvolvido para reduzir os riscos de liquefação em zonas de atividade sísmica.

A instalação de um núcleo impermeável e zonas de drenagem permitem que esse tipo de barramento contenha um volume substancial de água diretamente em contato com o seu talude a montante, sem que haja comprometimento da estabilidade da estrutura.

Da mesma forma que no método de alteamento para montante, é inicialmente construído um dique de partida com aterro compactado ou enrocamento. Os rejeitos são depositados a montante desse dique.

À medida que a borda livre é atingida, são feitos alteamentos sucessivos para jusante.

A principal vantagem desse método é a ausência de restrição, em termos de estabilidade, para a altura final do barramento, pois cada alteamento é estruturalmente independente dos rejeitos lançados a montante.

As desvantagens são o alto custo dos alteamentos, devido ao grande volume de aterro necessário, além da grande área ocupada pela barragem. Assim, a limitação da altura final de uma barragem de rejeitos alteada para jusante dependerá basicamente da área de terreno disponível.

2.3) MÉTODO DE ALTEAMENTO NA LINHA DE CENTRO:

O método de alteamento na linha de centro tem estabilidade superior à da barragem alteada para montante, porém não requer um volume de materiais tão grande, como no alteamento para jusante.

Da mesma forma que nos outros dois métodos, é construído um dique de partida, a fim de formar uma praia de rejeitos a montante.

O sistema de disposição dos rejeitos é similar ao do método de alteamento para montante: os rejeitos são lançados a partir da crista do dique inicial. Quando os alteamentos se tornam necessários, novos diques são construídos, tanto sobre os rejeitos dispostos a montante quanto sobre o aterro do dique anterior, de forma que o eixo de simetria se mantém.

3) VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS ALTEAMENTOS :

4) LEGISLAÇÃO NO BRASIL:

Em relatório com dados da Agência Nacional de Mineração (ANM) divulgado em janeiro de 2019, o Brasil tem cerca de 200 barragens de mineração com potencial de dano considerado alto, classificação igual a da barragem 1 da mineradora Vale no Córrego do Feijão, em Brumadinho (MG), que se rompeu.

A ANM tem 2 categorias de classificação de barragens:

4.1) dano potencial – quando se refere ao que pode acontecer em caso de rompimento ou mau funcionamento de uma barragem, levando em consideração as perdas de vidas humanas e impactos sociais, econômicos e ambientais. :

4.2) risco – quando se refere aos aspectos que possam influenciar na possibilidade de ocorrência de acidente

Por que as barragens de alteamento a montante ainda existem?

Muito tem se discutido recentemente acerca do uso de barragens de contenção de rejeitos. Desde 2001 barragens feitas pelo método de alteamento a montante vem trazendo problemas a Minas Gerais.

Já vimos casos como os da barragem de Herculano, da mina de Fundão e mais recentemente a barragem de uma mina da Vale em Brumadinho.

Muitos países já baniram o uso desse tipo especifico de barragem.

Países como Chile e Peru já não a utilizam por ser a forma mais insegura de dispor rejeitos e, além disso, nesses países, fatores como o tectonismo de placas é um fator agravante para esse banimento, que facilita durante o terremoto a liquefação da estrutura da barragem.

Entre as vantagens do alteamento a montante temos seu custo, que é muito baixo, pois além do processo burocrático é mais fácil de ser aprovado pois não depende de desmatamento das áreas de jusante abaixo da barragem que são demoradas a aprovação ambiental, o que dificulta o processo.

Além disso tem-se também a rapidez com que pode-se ampliar uma estrutura desse tipo.

Mas será que esses gastos a menos são realmente compensatórios no futuro ? Vale a pena discutir sempre tecnicamente a melhor opção e definir um estudo de gerenciamento de risco das possíveis áreas afetadas a justante.

Como dispor os rejeitos em barragens :

Muitas vezes acabamos por achar que a proibição de todos os tipos de barragens no Brasil seria uma solução.

Porém a mineração brasileira não é composta somente de empresas multinacionais.

Para isso precisamos ter maneiras não muito onerosas para tratar os rejeitos.

Além do tipo de barragens, ao se dispor os rejeitos em uma barragem, deve-se pensar de que maneira dispor os materiais. Normalmente os rejeitos são dispostos como uma polpa.

Essa polpa não recebe nenhum tipo de drenagem antes de ser depositada lá.

Então, ela ainda está com toda a água do beneficiamento, que com os cuidados errados pode percolar pelos diques da barragem e causar a liquefação da estrutura.

A liquefação é um processo pelo qual muita água percola pela areia dos diques da barragem e, dessa maneira, a desestabiliza. Esse processo pode causar acidentes e até mesmo o rompimento de toda a estrutura.

Por isso, a escolha do tipo de rejeito que será disposto na barragem pode ser um fator fundamental para a estabilidade da estrutura. Dispondo os materiais em formas com mais partículas sólidas e menos água, a chance de colapso da estrutura é potencialmente reduzida.

As formas com menores quantidades de água são os rejeitos em pasta e torta.

Alternativas para disposição de rejeitos:

Além disso, outras maneiras tem sido discutidas como forma de dispor os rejeitos da mineração.

Uma delas, que já foi implantada pela própria Vale na planta S11D, em Carajás, é o beneficiamento a seco.

Imagem mostrando um equipamento amarelo no centro, dentro de uma região com pilhas de material marrom,

Britagem a seco.

O beneficiamento a seco é um processo que utiliza a própria umidade do material durante seu beneficiamento. Para isso, mais processos de britagem e peneiramento ocorrem. Mas diz-se que para minérios como o de Carajás esse processo é o melhor. Porque, além da economia de água, esse processo mantém o resíduo mais fino de minério de ferro, que seria descartado na água de rejeitos. Esse fino se mantém na linha de produção e se torna lucro para a empresa depois de muitos anos.

A conclusão de especialistas é a de que, mesmo sendo um processo oneroso no início, depois ele se torna compensatório.

Outras alternativas podem ser o reaproveitamento do material descartado e a deposição em pilhas. Leia sobre esses outros métodos aqui.

Será que, após tantos acidentes, as mineradores estarão dispostas a se aliar à tecnologia para uma mineração mais segura?

5) PLANO DE ATENDIMENTO DE EMERGÊNCIA:

A Engenharia Civil, aliada as ferramentas existente agregadas junto a Engenharia Geotécnica somada a Engenharia de Segurança do Trabalho, podem avaliar e desenvolver estudos de segurança de barragens através do fornecimento de informações planimétricas, planialtimétricas que fornecem elementos básicos para análise dos trabalhos que somados a uma campanha de sondagem mista bem feita tanto para verificação da condição no eixo da barragem existente, nas ombreiras e tanto a montante quanto jusante auxiliam no cumprimento do Plano de Ações de Emergência – PAE, integrante do Plano de Segurança de Barragens, previsto na Lei 12334/2010, sobretudo para os mercados de mineração e energia.

As imagens de Satélite fornecidaspor diversas empresas possibilitam análises planimétricas para análises espaciais diversas com até 20 centímetros de resolução espacial.

Outras aplicações são realização de análises planialtimétricas de elevação do nível da água por Modelos Digitaais de Terreno e Superifície que permitem avaliar o espelho d´água e a possibilidade em caso de ruptura de simulações de até onde a energia e o volume de massa possm chegar que é a simulação de rompimento de barragens do tipo DAM BREAK.

É possível obter por Imagens de Modelos Digital de Terreno (MDT) com 1 metro de equidistância entre as curvas de nível, atendendo o Padrão de Exatidão Cartográfica nível “A”(PEC A).

No caso das soluções em aerofotogrametria, é possível realizar as mesmas análises, porém em altíssima resolução.

Para informações planimétricas é possível se obter ortofotos com até 8 cm de resolução espacial.

Já para dados de elevação, é possível gerar Modelo Digital de Terreno (MDT) e Modelo Digital de Superfície (MDS) com até 50 cm de equidistância entre curvas de nível por perfilamento a laser com tecnologia LiDAR (Light Detection And Ranging) ou dos produtos e serviços AW3D.

Os serviços de Cartografia, Mapeamento Digital e Geoprocessamento permitem o tratamento das informações e análises espaciais para a realização de projetos relativos a segurança de barragens.

A partir de tecnologias de Imagens de Satélite, Aerofotogrametria, Campanhas de Sondagem Mista bem elaboradas, instrumentação geotécnica e Geoprocessamento, é possível realizar análises planimétricas de locais do tipo:

• • Benfeitorias

  • Elevação do nível da barragem

  • Altimetria das tipologias

  • Simulação de barragens em 3D

  • Simulação de rompimento de barragens

  • Elevação do nível da barragem

  • Definição de áreas afetadas

  • Uso e ocupação do solo

  • Acesso viário

  • Infraestrutura e logística

• Monitoramento de barragem e análises multitemporais

  • Definição de áreas afetadas

  • Planejamento urbano, regional e ambiental das áreas afetadas

  • Mapeamentos para avaliação de impactos ambientais para meio físico, biótico e socioeconômicos

  • Representações cartográficas gerais para monitoramento e planejamento de barragens

6) O QUE É ESTUDO DE DAM BREAK ?

O território brasileiro possui um grande potencial hidrológico o que facilita a criação de barragens para a geração de energia e abastecimento. Além destas, a criação de barragens para contenção de rejeitos da mineração, ou de resíduos industriais.

O estudo que avalia os potenciais impactos da ruptura de uma barragem recebe o nome de “Dam Break”, nome conhecido pela comunidade geotécnica e engenharia.

O estudo trata-se de uma modelagem matemática que parte de algumas pressuposições de coletas de dados e simulações.

Os estudos de “Dam Break” partem do principio da ruptura de barragem, mapeamento da mancha de inundação, plano de ações emergenciais, quantificação de danos e riscos, classificação do dano potencial associado e requisito legal e responsabilidade social.

Os procedimentos metodológicos se desenvolvem com a aplicação de formulações hidráulicas para o cálculo dos parâmetros básicos do modelo hidrodinâmico (HEC-RAS) para obtenção das vazões e os níveis máximos de inundação; e, plataforma SIG, associada ao software ArcGIS extensão HEC-GeoRAS, para importação das informações e mapeamento das zonas de inundação.

O projeto de Dam Break prevê o desenvolvimento de um Programa de Ações Emergenciais (PAE) com o objetivo o mapeamento das zonas inundáveis para o vale a jusante do barramento, considerando a ocorrência de um evento de ruptura do maciço da barragem, seja ele causado por galgamento (overtopping) ou erosão interna (piping) , considerando a pior hipótese.

Esse tipo de estudo não está previsto nem na Política Nacional (lei 12334/2010, que é a politica nacional de barragens), nem na resolução do CNRH n°143/2012, que classifica as barragens, ou na portaria do DNPM 416/2012, que trata do cadastro nacional de barragens.

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