Mineração de superfície

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O complexo carbonatítico de Siilinjärvi , [1] uma mina a céu aberto de propriedade da Yara International , em Siilinjärvi , Finlândia
Mina de tiras de carvão em Wyoming

Mineração de superfície , incluindo a mineração a céu aberto , mineração a céu aberto e mineração de remoção de picos , é uma vasta categoria de mineração em que o solo e rocha que se sobrepõe ao depósito mineral (a sobrecarga ) são removidos, em contraste com a mineração subterrânea , em que a rocha sobrejacente é deixado no local, e o mineral é removido através de poços ou túneis.

A mineração de superfície começou em meados do século 16 [2] [ duvidoso ] e é praticada em todo o mundo na mineração de muitos minerais diferentes, embora a maior parte da mineração de carvão de superfície ocorra na América do Norte. [3] Na América do Norte, a mineração de superfície ganhou popularidade ao longo do século 20, e as minas de superfície agora produzem a maior parte do carvão extraído nos Estados Unidos . [4]

Na maioria das formas de mineração de superfície, equipamentos pesados , como escavadeiras, removem primeiro a cobertura. Em seguida, grandes máquinas, como escavadeiras de dragline ou escavadeiras de roda de caçamba , extraem o mineral.

Os prós da mineração de superfície são que ela tem um custo financeiro menor e é muito mais segura do que a mineração subterrânea porque todas as operações de mineração ocorrem acima da superfície. Os contras são os perigos que apresenta para a saúde humana e o meio ambiente. Os seres humanos enfrentam uma variedade de riscos à saúde causados ​​pela mineração, como diferentes doenças cardiovasculares, alimentos e contaminação da água. A destruição do habitat , juntamente com a poluição do ar, ruído e água, são todos impactos ambientais negativos significativos causados ​​pelos efeitos colaterais da mineração de superfície.

Tipos

Existem cinco tipos principais de mineração de superfície, conforme detalhado abaixo.

Mineração a céu aberto

A Bagger 288 é uma escavadeira com roda de caçamba usada na mineração a céu aberto.

A mineração em tiras é a prática de minerar uma camada de mineral, removendo primeiro uma longa faixa de solo e rocha sobrejacentes (a camada de cobertura ); esta atividade também é conhecida como remoção de estéril . É mais comumente usado para minerar carvão e linhita (lenhite) . A mineração em tiras só é prática quando o corpo de minério a ser escavado está relativamente próximo da superfície e / ou quase todo horizontal. [5] Este tipo de mineração usa algumas das maiores máquinas do planeta, incluindo escavadeiras de roda de caçamba que podem mover até 12.000 metros cúbicos de terra por hora.

Existem duas formas de mineração a céu aberto. O método mais comum é a remoção de área , que é usada em terrenos razoavelmente planos, para extrair depósitos em uma grande área. À medida que cada faixa longa é escavada, o estéril é colocado na escavação produzida pela faixa anterior.

A mineração de contorno envolve a remoção da cobertura acima da camada mineral perto de um afloramento em terreno montanhoso, onde o afloramento mineral geralmente segue o contorno da terra. A remoção do contorno geralmente é seguida pela mineração do trado na encosta, para remover mais do mineral. Este método geralmente deixa para trás terraços nas encostas das montanhas.

Mineração de tiras na mina de superfície Garzweiler na Alemanha. O linhito sendo extraído está à esquerda, a camada removida sendo colocada à direita. Observe que é uma mina bastante plana para um mineral horizontal.

Open-pit de mineração

A mina El Chino localizada perto de Silver City, Novo México, é uma mina de cobre a céu aberto.

A mineração a céu aberto refere-se a um método de extração de rochas ou minerais da terra por meio de sua remoção de uma mina a céu aberto ou empréstimo . É mais adequado para acessar principalmente depósitos verticais de minerais. Embora a mineração a céu aberto às vezes seja erroneamente chamada de "mineração a céu aberto", os dois métodos são diferentes (veja acima).

Remoção do cume

A mineração de remoção do topo da montanha (MTR) é uma forma de mineração de carvão que extrai camadas de carvão sob o topo das montanhas, removendo primeiro o topo da montanha que cobre a camada de carvão. Explosivos são usados ​​para quebrar a cobertura (camadas de rocha acima da costura), que é então removida. O estéril é então despejado por caminhões de transporte em aterros em buracos ou vales próximos. A MTR envolve a reestruturação em massa da terra para atingir camadas de carvão a uma profundidade de 120 m abaixo da superfície. A remoção do topo da montanha substitui a paisagem íngreme original por uma topografia muito mais plana. As tentativas de desenvolvimento econômico em locais de mina recuperados incluem prisões como a Penitenciária Federal de Big Sandy em Martin County, Kentucky , aeroportos de pequenas cidades, campos de golfe como Twisted Gun em Mingo County, West Virginiae o campo de golfe Stonecrest em Floyd County, Kentucky , bem como locais de disposição de lamas de purificadores industriais, aterros de resíduos sólidos, parques de caravanas, fabricantes de explosivos e armários para aluguel de armazenamento. [6]

Este método tem sido cada vez mais usado nos últimos anos nos campos de carvão dos Apalaches em West Virginia , Kentucky , Virginia e Tennessee nos Estados Unidos. As profundas mudanças na topografia e perturbação dos ecossistemas pré-existentes tornaram a remoção do topo das montanhas altamente controversa. [7]

Os defensores da remoção do topo das montanhas apontam que, uma vez que as áreas são recuperadas conforme exigido por lei, a técnica fornece terreno plano adequado para muitos usos em uma região onde os terrenos planos são raros. Eles também afirmam que o novo crescimento em áreas recuperadas com minas no topo das montanhas é mais capaz de sustentar populações de animais selvagens. [8]

Críticos [ quem? ] afirmam que a remoção do topo das montanhas é uma prática desastrosa que beneficia um pequeno número de empresas às custas das comunidades locais e do meio ambiente . Uma declaração de impacto ambiental da Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA) conclui que riachos próximos a vales às vezes podem conter níveis mais altos de minerais na água e diminuir a biodiversidade aquática . [9] A declaração também estima que 724 milhas (1.165 km) de riachos dos Apalaches foram soterrados por vales de 1985 a 2001.

A detonação de uma mina de remoção do topo de uma montanha expele poeira e rochas voadoras no ar, que podem perturbar ou se estabelecer em propriedades privadas próximas. Essa poeira pode conter compostos de enxofre, que alguns afirmam corroer estruturas e lápides e é um perigo para a saúde. [10]

Embora os locais de MTR devam ser recuperados após a conclusão da mineração, a recuperação tradicionalmente se concentra na estabilização da rocha e no controle da erosão, mas nem sempre no reflorestamento da área. [11] Gramíneas não nativas de crescimento rápido , plantadas para fornecer vegetação rapidamente em um local, competir com as mudas de árvores, e as árvores têm dificuldade em estabelecer sistemas de raízes em aterros compactados. [9] Consequentemente, a biodiversidade sofre em uma região dos Estados Unidos com numerosas espécies endêmicas . [12] A erosão também aumenta, o que pode intensificar as inundações. No leste dos Estados Unidos, a Appalachian Regional Reforestation Initiative trabalha para promover o uso de árvores na recuperação de mineração. [13]

Dragagem

A dragagem é um método de mineração abaixo do lençol freático. É principalmente associado à mineração de ouro. As dragas pequenas costumam usar a sucção para trazer o material extraído do fundo de um corpo d'água. As operações históricas de dragagem em grande escala frequentemente usaram uma draga flutuante; uma embarcação semelhante a uma barcaça que coleta material através de uma correia transportadora na proa, filtra o componente desejado a bordo e retorna o material indesejado à água por meio de outra correia transportadora na popa. Em vales fluviais cheios de cascalho com lençóis freáticos rasos, uma draga flutuante pode abrir caminho através dos sedimentos soltos em um lago criado por ela mesma.

Mineração Highwall

Mineração Highwall

A mineração highwall é outra forma de mineração às vezes conduzida para recuperar carvão adicional adjacente a uma área minerada de superfície. O método evoluiu da mineração por trado, mas não atende à definição de mineração de superfície, uma vez que não envolve a remoção de estéril para expor a camada de carvão. [14] CERB relatório final No. 2014-004 "Highwall Mining: Design Methodology, Safety, and Suitability" por Yi Luo caracteriza-o como um "método de mineração de carvão semi-superficial e semi-subterrâneo relativamente novo que evoluiu da mineração de trado". [15]Na mineração highwall, a camada de carvão é penetrada por um minerador contínuo impulsionado por um mecanismo de transferência de viga hidráulica (PTM). Um ciclo típico inclui somar (lançar-empurrar para frente) e cisalhar (elevar e abaixar a lança da cabeça de corte para cortar toda a altura da camada de carvão). Conforme o ciclo de recuperação de carvão continua, a cabeça de corte é progressivamente lançada na camada de carvão por 19,72 pés (6,01 m). Em seguida, o PTM insere automaticamente uma viga retangular de 6,01 m (19,72 pés de comprimento) (segmento do transportador de parafuso) na seção central da máquina entre o Powerhead e a cabeça de corte. O sistema pushbeam pode penetrar cerca de 1.200 pés (370 m) (comprovado em 2015 até hoje) [ carece de fontes? ]na camada de carvão. Um sistema de mineração highwall patenteado usa brocas fechadas dentro do pushbeam que evita que o carvão extraído seja contaminado por detritos de rocha durante o processo de transporte. Usando uma imagem de vídeo e / ou um sensor de raios gama e / ou outros sistemas de geo-radar, como um sensor de detecção de interface de rocha de carvão (CID), o operador pode ver a projeção à frente da interface de formação de rocha e guiar o progresso contínuo do minerador . A mineração highwall pode produzir milhares de toneladas de carvão em operações de contorno com bancadas estreitas, áreas previamente mineradas, aplicações de trincheiras e costuras de mergulho íngreme, utilizando um sistema de bomba de entrada de água controlada e / ou um sistema de ventilação de gás (inerte) .

A recuperação com forma de túnel de drives usados ​​por mineradores de paredes altas é muito melhor do que furos de trado redondos, mas o mapeamento de áreas que foram desenvolvidas por uma mineradora de paredes altas não são mapeadas tão rigorosamente quanto as áreas minadas profundas. Muito pouco solo é deslocado em contraste com a remoção do topo da montanha; no entanto, é comparativamente mais caro possuir e operar uma mineradora highwall.

O mapeamento do afloramento, bem como os dados do furo central e as amostras coletadas durante o processo de bancada, são levados em consideração para projetar melhor os painéis que o minerador de parede alta irá cortar. Obstáculos que poderiam ser potencialmente danificados por afundamento e o contorno natural da mina highwall são levados em consideração, e um topógrafo aponta o minerador highwall em uma linha (linha do gráfico de pesquisa teórica) principalmente perpendicular ao highwall. linhas paralelas representam o corte de direção na montanha (até 1.200 pés (370 m) de profundidade (registros de 2015), [ carece de fontes? ]sem direção ou acionamento de direção corretiva em um azimute de navegação durante a mineração resulta na perda de uma porção da camada de carvão e é um perigo potencial de corte em pilares de unidades mineradas anteriores devido à deriva horizontal (rolo) da coluna de módulo cortador de viga. Recentemente [ quando? ] mineradores highwall penetraram mais de 1.200 pés (370 m) (registros em andamento de 2015 [ carece de fontes? ]na camada de carvão, e os modelos de hoje são capazes de ir mais longe, com o apoio da navegação por giroscópio e não mais limitados pela quantidade de cabos armazenados na máquina. A profundidade máxima seria determinada pela tensão de penetração adicional e consumo de energia específico associado (torção e tensão na coluna de transportadores de parafuso), mas as modalidades de transporte de transportadores de parafuso otimizados de hoje (chamados de pushbeams) com desenvolvimento de produto visual e modelagem de elemento discreto (DEM ) usando software de comportamento de simulação de fluxo mostra que penetrações estendidas de smart-drive são possíveis, mesmo sob ângulos inclinados íngremes da horizontal a mais de 30 graus no fundo do poço. Em caso de mineração íngreme significativa, a nova frase do método de mineração deve ser "mineração direcional"(tecnologias comumente usadas como sinergia valiosa de perfuração direcional e mineração direcional são categorizadas em técnicas de "superfície para dentro da emenda" (SIS)), secas ou úmidas, a desidratação é desenvolvida ou o corte e dragagem através de transportadores de parafuso são proativas no desenvolvimento de um roteiro do empresa líder global em engenharia de mineração highwall.[ esclarecimento necessário ]

Transportes

Historicamente, a movimentação de materiais para fora das minas de superfície era realizada por meio de trabalho manual, veículos puxados por cavalos e / ou ferrovias de mineração.

As práticas atuais tendem a usar caminhões de transporte em estradas de transporte projetadas nas características da mina.

Questões ambientais e de saúde

Mina de tiras recuperada em Center County , Pensilvânia .

Limpar e restaurar adequadamente uma mina de superfície antes operacional requer uma grande soma de dinheiro e extensos planos de remediação. [16] Algumas empresas de mineração não têm fundos para limpar adequadamente, portanto, o meio ambiente é afetado negativamente. Os governos federais implantaram várias leis e regulamentações que as empresas de mineração devem seguir estritamente. Nos Estados Unidos, a Lei de Controle e Recuperação de Mineração de Superfície de 1977 determina a recuperação de minas de carvão de superfície. [17] A recuperação de minas que não sejam de carvão é regulamentada por leis estaduais e locais, que podem variar amplamente. A Lei de Política Ambiental Nacional (NEPA), Lei de Conservação e Recuperação de Recursos (RCRA),Ato Abrangente de Resposta, Compensação e Responsabilidade Ambiental (CERCLA) e muitas outras leis tratam do assunto de mineração de superfície. [17] Em alguns casos, mesmo com a legislação adequada em vigor para a mineração de superfície, alguns impactos negativos à saúde humana e ao meio ambiente permanecem.

Saúde humana

Estudos de saúde foram conduzidos em humanos que trabalham ou vivem perto de minas superficiais e encontraram muitos efeitos negativos para a saúde. [18] Um efeito particular sobre a saúde humana são as partículas, como partículas de poeira, metais, ácido e solo em suspensão no ar que podem ser inalados e causar sérias repercussões. [18] Uma vez inalados, eles podem diminuir a função pulmonar, a capacidade pulmonar, os desejos cardiovasculares podem surgir e, no pior dos casos, o câncer. [19]Grandes áreas de superfície exposta, como tiras, mina a céu aberto, remoção do topo de montanhas e minas altas contribuem para a poluição do ar extensiva e partículas em suspensão. Os mineiros que trabalham em minas de superfície correm alto risco direto de complicações de saúde, enquanto as comunidades locais experimentam efeitos diferentes. Pessoas que vivem perto de uma mina de superfície podem experimentar efeitos na saúde, como problemas cardiovasculares, contaminação da água, onde metais ou ácido lixiviam para as águas subterrâneas e contaminam a agricultura. [20] A Virgínia Ocidental tem grandes produções de mineração de superfície, como remoção do topo das montanhas, o que pode levar à contaminação da água que as comunidades na base das montanhas Apalaches usam. [21]

Governos como o governo canadense têm legislação específica para manter os mineiros, as comunidades e o meio ambiente seguros. No Canadá, o Código de Prática Ambiental para Minas de Metal (ECPMM), Regulamentos de Efluentes de Mineração de Metal (MMER), a Lei de Avaliação Ambiental Canadense e muitas outras leis e regulamentos foram implementados para ajudar a proteger a saúde das pessoas. [22]

Impacto ambiental

Lixiviação ácida causada pela mineração de minério de sulfeto .

A mineração de superfície pode ter uma série de efeitos no meio ambiente local, variando de negativos a positivos. Os efeitos negativos envolvem solo, água, ar e poluição sonora, bem como alteração da paisagem e vários outros negativos. [23] O outro lado é a ramificação positiva; com novas tecnologias e gestão adequada, tornou-se mais fácil tratar adequadamente o abastecimento de água local e restaurar a ecologia local, o que ajuda a reconstruir o meio ambiente. [23]

Cada tipo de mineração de superfície tem seu próprio impacto ambiental, conforme descrito a seguir.

Mineração a céu aberto - Uma vez que as operações terminam, os rejeitos são colocados de volta no buraco e cobertos para fazer o local se parecer com a paisagem antes da operação de mineração. A camada superficial do solo pode ser colocada sobre o rejeito junto com o plantio de árvores e outra vegetação. Outro método de recuperação envolve encher o buraco com água para criar um lago artificial. Grandes pilhas de rejeitos deixadas para trás podem conter metais pesados ​​que podem lixiviar ácidos como chumbo e cobre e entrar nos sistemas de água. [24]

Mineração a céu aberto - um dos maiores tipos de mina do mundo e o tamanho dessas operações deixa enormes cicatrizes na paisagem, destruição de habitats ambientais e custos de limpeza substanciais. [25] Uma mina a céu aberto pode render uma enorme quantidade de resíduos de rocha, poços podem se formar na estrada, inundações e impactos negativos semelhantes à mineração a céu aberto. [26]

Mineração de remoção de topo de montanha - envolve a remoção de topos de montanhas inteiros, cujos resíduos de rocha são usados ​​para aplainar a terra circundante enchendo rios e vales. Isso é muito destrutivo, pois altera fisicamente e permanentemente a paisagem e o ecossistema associado. Ao longo dos Apalaches em estados como Kentucky e Virgínia, a remoção do topo da montanha é um método de mineração comum onde florestas inteiras são desmatadas e a área se torna vulnerável a possíveis deslizamentos de terra, com a restauração às vezes sendo muito difícil / cara. [27]

Dragagem - Uma forma de mineração de superfície onde os impactos ambientais são encontrados principalmente debaixo d'água. O método de extração de material do fundo do mar ou de qualquer corpo d'água leva ao risco prejudicial de vida marinha. No geral, o efeito é muito menor em comparação com os outros métodos de mineração. O influxo de sedimentos pode enterrar a flora e a fauna, alterar os níveis de água e alterar o conteúdo de oxigênio. [28] A poluição da água e do ruído é uma preocupação que deve ser monitorada porque a vida marinha é muito sensível e vulnerável a mudanças drásticas e prejudiciais em seu ecossistema. [29]

Mineração de paredões altos - Tem um impacto ambiental menor do que a remoção do topo da montanha devido à menor área de superfície externa presente, mas ainda há efeitos colaterais negativos. [30] Poluição atmosférica e sonora de explosões são efeitos ambientais comuns junto com as grandes pilhas de rejeitos, que podem contaminar os cursos d'água e vários ecossistemas. [31]

Veja também

Referências

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Ligações externas