Com a chegada de novas tecnologias e investimento no desenvolvimento dos geossintéticos, seu uso em diversas operações de mineração vem crescendo de forma exponencial. O motivo disso? As empresas que exploram esse mercado começaram a enxergar o valor e os benefícios do uso desses materiais no processo de extração de minério. Dentre as formas que eles podem ser utilizados, as mais vistas são: reforços, drenagem, contenção, disposição de rejeitos e impermeabilização.
As soluções geossintéticas para a indústria de mineração são projetadas para desempenho de longo prazo em todos os ambientes e com a compatibilidade química necessária para atender às metas econômicas e ambientais das operações de mineração. As soluções incluem:
- Geomembranas de polietileno (PE) como barreiras
- Revestimentos de argila geossintética (GCLs) como barreiras
- Geogrelhas de reforço do solo
- Filtro não tecido e geotêxtil de separação
- Materiais geocompostos de drenagem/ventilação de gás
Barragens
Existem dois grandes tipos principais de barragens: as barragens de concreto e as barragens de terra. Além deles, há também a barragem de enrocamento, que são estruturas construídas predominantemente de material 33 rochoso; e as barragens de rejeito, que são tipos específicos de barragens que possuem a finalidade de reter os resíduos da atividade de mineração.
Imagem 01: Barragem de mineração
A escolha do tipo de barragem depende das características gerais da região e do subsolo, da disponibilidade de material de empréstimo, no caso de barragens de terra, e da facilidade de acesso ao local, de outros materiais, como cimento, no caso de barragens de concreto.
Segundo a Vale, barragens de mineração são estruturas projetadas por engenheiros, utilizadas como reservatório para contenção e acumulação de substâncias líquidas ou de mistura de líquidos e sólidos provenientes do processo de beneficiamento de minérios.
A ruptura de uma barragem se constitui num fenômeno altamente devastador, podendo destruir cidades e vitimar milhares de pessoas. Por isso, hoje, a aplicação de geossintéticos que minimizam as chances desse rompimento tem sido cada vez maior, para evitar galgamento, deslizamento de taludes, erosão interna ou fissuramento – maiores causas de rompimento de barragens.
Principais aplicações dos geossintéticos na mineração
Filtração
Aqui, a função dos geossintéticos é permitir a livre passagem de fluidos através do solo, sem deixar que haja a movimentação de partículas sólidas. Uma boa opção são os geotêxteis, por exemplo, que podem ser utilizados para evitar a entrada de solo em tubulações ou agregados drenantes.
Imagem 02: Uso de geossintético como filtro em uma barragem.
Drenagem
Como forma de drenar/coletar/facilitar os movimentos dos fluidos em solos de menor permeabilidade, é possível utilizar dos geossintéticos, como georredes, que trazem mais rapidez na execução da obra e economia de espaço, já que possui apenas 5 mm e é capaz de substituir uma camada drenante de areia, com cerca de 30 cm.
Reforço
Para utilizar os geossintéticos em sua obra como reforço, é preciso fazer a combinação entre solo e o geossintético, para obter mais resistência às trações do solo. Dessa forma, viabilizam a realização de aterros e fundações sobre solos moles e reforço e contenção de taludes. Nesse caso, o uso de geossintéticos – ao invés da construção de uma camada de sacrifício de agregado – reduz os custos de uma obra e garante uma vida útil maior à construção.
Controle de Processos Erosivos
Em locais onde a vegetação natural por si só não promove proteção suficiente contra a erosão superficial, pode-se utilizar um material geossintético com o objetivo de reduzir os efeitos da erosão produzida por eventos naturais, como chuvas ou ventos. Atualmente, alguns desses materiais são biodegradáveis, fabricados para reter a vegetação natural, conservar a umidade do solo, além de oferecer sombra parcial para que o desenvolvimento das sementes seja favorecido.
Impermeabilização
Aqui, o objetivo do uso de geossintéticos é proteger a fundação, aquíferos e encostas contra a contaminação. Além disso, o uso de geossintéticos com função de impermeabilização tem se mostrado bastante útil na recuperação de barragens de concreto.
Separação e proteção
Aqui, ao mesmo tempo em que o material geossintético funciona como elemento separador entre camadas de granulometria diferente, ele impede que algum material, como solo ou rocha, penetre em outra camada e danifique o material a ser protegido.
Tendo em vista todas as possibilidades citadas anteriormente de uso dos geossintéticos na mineração, ao longo dos anos foram surgindo diversos produtos com características diferentes, que tem como benefícios:
- Preservação ambiental;
- Facilidade de instalação em relação aos agregados naturais, que exigem equipamentos de grande porte
- Disponibilidade de produtos com propriedades hidráulicas e mecânicas de boa capacidade de suporte;
- Versatilidade de aplicações.
Alguns tipos de geossintéticos e aplicação
Geomembrana
Em aplicações de mineração, onde normalmente ocorrem cargas muito altas, as geomembranas são mais comumente usadas. As matérias-primas típicas para geomembranas são: Polietileno Linear de Baixa Densidade (LLDPE), Polietileno de Alta Densidade (HDPE), Policloreto de Vinila (PVC), Polipropileno (PP) e Etileno Propileno Dieno Terpolímero (EPDM). No entanto, devido à sua alta resistência química e propriedades físicas, são utilizadas principalmente por geomembranas de PEAD. Além das propriedades da geomembrana, outras questões de projeto devem ser levadas em consideração, como o efeito de altas tensões, o tipo de fundação e o material colocado sob e sobre a geomembrana.
As condições de fundação devem ser firmes para minimizar recalques durante a vida útil da instalação. Caso contrário, pode ocorrer tensão e alongamento excessivo da geomembrana, resultando em danos. As superfícies do subleito devem fornecer uma base lisa, plana, firme e inflexível para a geomembrana, sem mudanças abruptas ou quebras de nível que possam rasgar ou danificar a geomembrana e, além disso, estar livre de fragmentos de rocha soltos (> 10 mm ou 0,4 polegadas ), paus, objetos pontiagudos ou detritos de qualquer tipo. Os não tecidos de proteção podem ser usados para proteger contra a perfuração de solos.
Geotêxteis não tecidos
Como camada de separação, os geotêxteis são usados para evitar que camadas de solo adjacentes ou materiais de preenchimento se misturem. Em aplicações de filtração, geotêxteis não tecidos são usados para reter partículas do solo enquanto permitem a passagem de líquidos através do meio filtrante.
Suas propriedades únicas de flexibilidade e alongamento se combinam para fornecer alta resistência à perfuração sem sacrificar o atrito das propriedades de filtragem. Quando selecionados adequadamente, os não-tecidos perfurados podem fornecer filtragem superior a longo prazo e alcançar altos ângulos de atrito na interface.
Em aplicações de mineração, os geotêxteis são amplamente utilizados para proteção de barreiras de geomembranas contra perfurações e deformações inaceitáveis.
Geogrelhas de reforço do solo
Na mineração, as aplicações da geogrelha incluem reforço e estabilização do curso de base, reforço de taludes e muros de contenção e reforço de camadas de cobertura de bacias de rejeitos. Onde a capacidade de carga dos solos é insuficiente ou as características de cisalhamento muito baixas para serem estáveis para a inclinação ou carregamentos planejados, o reforço da geogrelha ajuda a preencher a lacuna para alcançar estabilidade e segurança suficientes.
A estrutura da geogrelha deve fornecer aberturas rígidas. Isso influencia a capacidade de confinamento lateral do agregado que se encaixa nas aberturas. Quanto maior a estabilidade da abertura da geogrelha melhor é a contenção lateral fornecida para o material granular. A interação com o agregado é um dos principais princípios para o reforço da geogrelha. Como resultado do mecanismo de intertravamento, a geogrelha absorve as tensões do solo e aumenta a segurança e a facilidade de manutenção.
Para absorção ideal das tensões, a geogrelha precisa fornecer alta resistência com baixa tensão. Quanto maior o módulo de tração em baixa tensão, menor a tensão resultante e, finalmente, a deformação na estrutura. A resistência à tração final está afetando o nível de resistência à tração disponível em baixa deformação, bem como o aumento na resistência à tração resulta na mesma taxa de aumento em baixa deformação.
Em estruturas onde a geogrelha é utilizada para fornecer estabilidade e segurança suficientes conforme determinado por uma análise estrutural, o comportamento a longo prazo do produto torna-se decisivo. Diferentes matérias-primas e processos de fabricação influenciam características como comportamento de fluência, robustez contra danos na instalação e influências químicas/biológicas, tudo isso tem influência direta na resistência do projeto a longo prazo.
O que é preciso avaliar para aplicação de geossintéticos na mineração?
Comportamento de cisalhamento
Para garantir uma análise de estabilidade, dimensionamento e projeto seguros e confiáveis, é importante ter informações detalhadas sobre cada plano de cisalhamento. A segurança é, portanto, prioridade máxima para todas as aplicações, especialmente em declives. As geomembranas estão, portanto, disponíveis com superfícies lisas ou estruturadas.
No entanto, é necessário que uma análise específica do projeto seja realizada, incluindo testes de cisalhamento direto, para confirmar os cálculos de estabilidade do talude. Nos casos em que a estabilidade do talude não é garantida com um fator de segurança aceito, as geogrelhas podem ser usadas para melhorar a estabilidade de folheados de solo ou sistemas de revestimento inteiros.
Condições Climáticas
As condições climáticas também podem ser importantes a serem consideradas, especialmente se expostas por um período mais longo. Elevações mais altas podem aumentar o aquecimento por radiação solar, exposição aos raios UV, mas também mudanças de temperatura. Além disso, as considerações de construção podem incluir:
- Efeito do vento forte
- Queda de chuva alta
- Queda de neve (em obras fora do país)
- Temperaturas variáveis
Aqui, apresentamos algumas das aplicações principais dos geossintéticos na mineração, mas como já citamos em outros artigos e no início deste texto, com o avanço das pesquisas acerca do tema, essas possibilidades estão em expansão, tanto no Brasil quanto no exterior. Por isso, queremos saber de você que trabalha na mineração: quais as formas de aplicação de geossintéticos você tem visto com mais frequência?