Aplicação do Arena na Simulação de

Operações em Lavra Subterrânea

Mina de Vazante – Votorantim Metais

Sumário

• Apresentação da Votorantim Metais e Mina de Vazante;

• Contexto;

• Objetivos;

• O modelo;

• Apoio Paragon

• Animação gráfica;

• Resultados;

• Conclusões;

• Próximos passos.

Apresentação da empresa

Votorantim industrial

Votorantim Industrial (VID)

VC (Brazil and LATAM)

VCNA (North America)

(Portugal & EMS)(1)

ZN

Cajamarquilla (Peru)

AL NI

VM (Brazil)

Acerbrag (Argentina)

VS (Brazil)

APDR (Colombia)(3)

(Brazil)(4)

Peru(2)

Metals Cement

Pulp Energy

Long Steel

Apresentação da empresa

Votorantim Industrial – atuação em mais de 20 países

Apresentação da empresa

Votorantim Metais – Negócio Zinco

USA

Peru Brazil

Morro Agudo Minas Gerais, Brazil Mining and Mineral Process

Product: Concentrate

Shanghai

China Sales office

Houston Texas, US Commercial Office and Metallurgy

Product: Metallic Zinc and zinc

powder

Cajamarquilla Lima, Peru Metallurgy

Product: Metallic Zinc

São Paulo

São Paulo, Brazil

Head office

Millington Tennesse – US Metallurgy

Product: Zinc Oxide

Coldwater Michigan, US Metallurgy

Product: Metallic Zinc

Clarksville

Tennesse – US Metallurgy

Product: Zinc Oxide

Vazante Minas Gerais, Brazil Mining and Mineral Process

Product: Concentrate

Três Marias Minas Gerais,Brazil Metallurgy

Product: Metallic Zinc

Juiz de Fora Minas Gerais,Brazil Metallurgy

Product: Metallic Zinc

Changsu

China

Metallurgy

Product: Zinc Oxide

Austria

Austria Sales office

Apresentação da empresa

Mina de Vazante - Localização

Vazante

Paracatu

Belo Horizonte

Três Marias

Rio de Janeiro

Apresentação da empresa

Mina de Vazante - Localização

Vazante

UnidadeUnidade

Apresentação da empresa

Mina de Vazante – Histórico

1951 – Descoberta de minério de Zinco em Vazante

1956 – Fundação da Companhia Mineira de Metais - CMM

1961 – Início das pesquisas em Vazante

1969 – Produção em escala industrial (Mina Céu Aberto)

1983 – Início de implantação da lavra subterrânea

1993 – Produção em escala industrial (Mina Subterrânea)

2005 – CMM passa a se chamar Votorantim Metais (VM)

Apresentação da empresa

Mina de Vazante

Contexto

Mina de Vazante – Método de lavra

VRM (Vertical Retreat Mine) Aplicado a corpos de minério com inclinação maior que 40o. Principal método de lavra utilizado na mina(85%). Também é utilizado o corte e aterro em corpos com menores inclinações

Contexto

Os desafios

0

5

10

15

20

25

30

35

40

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00

26

25

25

00

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22

50

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25

20

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18

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16

25

15

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75

12

50

11

25

10

00

87

5

75

0

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5

50

0

37

5

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5

15

0

25

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22

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5

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00

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25

25

50

26

75

28

00

%

sul distancia (m) norte

Teor x perfil

ZNW FE

Contexto

Os projetos

Os Desafios

•Queda de teores(Zn%) do recurso mineral;

•Redução da espessura do recurso mineral;

•Déficit de desenvolvimento da mina em anos anteriores;

Os Efeitos

•Queda de receita em função de menor quantidade de Zinco produzido;

•Aumento da diluição na lavra, reduzindo teores e elevando o custo do processo;

•Redução da reserva mineral liberada para produção;

•Maior necessidade de desenvolvimento da mina antecipando investimentos;

Possíveis Soluções?

•Aumento da taxa de lavra evitando queda de produção de Zinco?

•Aumento da taxa de desenvolvimento para liberação mais rápida de reserva mineral?

• Lavra seletiva para aumento dos teores(Zn%) visando redução de custo?

•Método de lavra com menor demanda de desenvolvimento?

Contexto

Produção Minério e desenvolvimento

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

Desenvolvimento - Metros

Realizado Planejamento Quinquenal

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

Produção Minério – Mton ROM

Contexto

Estudos para mudança de método de lavra

Design Atual

Design Proposto

Desenvolvimento do Projeto Extremo Norte para método de lavra VRM (Vertical Retreat Mine)

Desenvolvimento do Projeto Extremo Norte para método de lavra SLRM (Sublevel Retreat Mine)

Redução de 30% no desenvolvimento

Contexto

Estudos para lavra em veios estreitos(lavra seletiva)

Rampa X Bocaina

Lumiadeira

Extremo Norte Sucuri Norte

Sucuri

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

< 1,5 1,5 - 3,0 3,0 - 5,0 > 5,0

Fre

qü

ên

cia

(%)

Espessura (m)

Distribuição de espessuras

Planejamento de stopes com espessura operacional mínima de 1,5m

10 km

Objetivo

Simulações com Arena

Avaliação de taxas de produção através de simulações em Arena para:

• Diferentes métodos de lavra;

• Variações nas características geológicas (espessura do corpo de minério);

• Variações de frota;

• Variações de parâmetros operacionais:

– Taxas de perfuração em rocha;

– Comprimento dos furos;

– Malha de perfuração;

– Velocidades de deslocamento dos equipamentos;

– Capacidade dos equipamentos de carregamento e transporte;

– Disponibilidade e utilização dos equipamentos;

– Regime de trabalho (horas disponíveis por turno);

O modelo

Ciclo de Lavra

Enchimento

com estéril

Desenvolvimento Cabeamento

Perfuração e desmonte

Limpeza e transporte do

minério

Topografia

O modelo

Ciclo de Desenvolvimento

Topografia

Perfuração Carregamento

Detonação

Ventilação

Limpeza e transporte

Saneamento

Estabilização

Tirantes

O modelo

Sistemas simulados (VRM x SLRM)

Método de lavra VRM (Vertical Retreat Mine) Método de lavra SLRM (Sub level Retreat Mine)

Cenário 1 - (Stopes > 3m espessura)*

Cenário 3 - (Stopes > 1,5m espessura) Cenário 4 - (Stopes > 1,5 espessura)

Cenário 2 - (Stopes > 3m espessura)*

* Cenários já simulados

O modelo

Sistemas simulados (VRM x SLRM)

GT – Galeria de Transporte

GM – Galeria de Minério

Rampa

Pilar Minério Pilar

Comprimento (padrão 60 m)

Esp

essu

ra

Tra

ve

ssa

Rampa

Minério

Comprimento ̴ 300 m

Espe

ssur

a

Minério

Avanço de Lavra Avanço de Lavra

Ponto de Carga

Método de lavra VRM (Vertical Retreat Mine) Método de lavra SLRM (Sub level Retreat Mine)

Enchimento

Leques (3-5)

Perfuração Leques

Desmonte Limpeza

Slot

Desmonte Limpeza

Perfuração Slot

Cabeamento

Ciclo de lavra

O modelo

Estrutura geral do sistema

6h 6h 6h

24h

2h 2h 1h

6:00 hs 14:00 hs 22:00 hs

Turno de trabalho

InterfaceInput

Parâmetros Dos Realces

Método de Lavra

Modelo Arena

Cabolt

Indicadores Específicos

Produtividades

Disponibilidade

Simba

Normet

LHD

Caminhão

Simulador Lavra Realce

Taxas de Produção

% Rendimento

InterfaceOutput

Sequência de Lavra

O modelo

Matriz de inputs – Parâmetros operacionais

O modelo

Matriz de inputs – Parâmetros da Frota

Sandivik CaboltNumero de Cabolts nº 2

Metros cabeados/hora m/h 18

Disponibilidade (%) 55

Simba Atlas Copco M6C e S7

Numero de Simbas nº 2

Metros perfurados/hora m/h 17.8

Disponibilidade (%) 63

LHD CAT R-1700

Numero de LHD nº 2

Velocidade média km/h 10

Tempo de ataque ao monte de minério min 1

Tempo de Basculamento min 1

Disponibilidade (%) 75

Tonelagem/ciclo LHD t/ciclo 12.5

Caminhões Volvo A-30Numero de Caminhoes nº 6

Velocidade média km/h 15

Tempo de Basculamento min 1

Tonelagem/ciclo t/ciclo 28

Disponibilidade (%) 85

O modelo

Relacionamento entre variáveis

Interface

Modelo

Arena

Método

Espessura

Etapa do Ciclo

Parâmetros Operacionais

Tempos por Etapa

Taxa de Produçao

Comprimento

MétodoVRM

MétodoSLRM

1.5 mts 2 mts 2.5 mts 3 mts

Cabeamento PerfuraçãoCarregamento

Explosivos LimpezaSlot

Indicadores Específicos

Disponibilidade UtilizaçãoProdutividade

STempo/Etapa

= Tempo/Realce

Taxa TPD

100 mts 150 mts 200 mts 250 mts60 mts 300 mts

O modelo

Período de simulação

Cenário Unidade Ano 1 Ano 2 Ano 3 Ano 4 Ano 5 Ano 6 Ano 7 Ano 8 Ano 9 Ano 10 Ano 11 Ano 12 Total

Run of Mine t 0 0 106,743 160,329 159,890 159,890 159,891 160,329 159,890 159,890 159,891 29,884 1,416,628

Teor de Zinco ROM % 0.00 0.00 14.06 13.95 13.00 12.98 12.51 12.00 11.00 10.23 8.74 10.05 11.94

Zinco Contido t 0 0 13,437 20,022 18,603 18,581 17,899 17,219 15,741 14,639 12,509 2,689 151,338

Metros de Desenvolvimento m 563 999 1,245 1,303 1,499 1,487 585 0 0 0 0 0 7,681

Run of Mine t 0 0 100,279 160,327 154,164 159,890 159,891 160,329 159,891 159,890 159,891 46,844 1,421,396

Teor de Zinco ROM % 0.00 0.00 15.34 14.62 13.50 13.50 12.00 11.00 10.00 9.00 9.52 12.97 11.94

Zinco Contido t 0 0 13,768 20,974 18,627 19,319 17,172 15,784 14,310 12,879 13,619 5,440 151,892

Metros de Desenvolvimento m 452 624 1,289 1,026 1,210 469 0 0 0 0 0 0 5,071

Run of Mine t 0 0 109,775 160,329 159,891 159,890 159,891 160,328 159,891 51,401 0 0 1,121,396

Teor de Zinco ROM % 0.00 0.00 15.50 15.20 12.82 12.80 12.80 12.83 11.32 11.83 0.00 0.00 13.16

Zinco Contido t 0 0 15,229 21,818 18,352 18,317 18,317 18,405 16,199 5,440 0 0 132,077

Metros de Desenvolvimento m 563 999 1,380 1,753 1,799 1,187 0 0 0 0 0 0 7,681

Run of Mine t 0 0 109,892 158,031 159,891 159,891 159,891 160,328 156,286 63,931 0 0 1,128,140

Teor de Zinco ROM % 0.00 0.00 15.96 15.00 13.00 13.03 13.01 12.02 11.00 12.71 0.00 0.00 13.14

Zinco Contido t 0 0 15,700 21,216 18,603 18,643 18,619 17,249 15,386 7,270 0 0 132,686

Metros de Desenvolvimento m 467 619 1,399 1,403 1,084 99 0 0 0 0 0 0 5,071

1

2

3

4

Apoio Paragon

• Contrato para o desenvolvimento de vários projetos;

• Engenheiro da Paragon em tempo integral na Votorantim;

• Capacitação de profissionais da Votorantim para utilização do Arena.

Esquema Animação

Cabeamento Slot Detonação Limpeza Perfuração Detonação Limpeza Detonação Limpeza Detonação Limpeza Enchimento

Operações Lavra Realce

Deslocamento Veículos

Animação Modelo

Resultados

Cenários simulados

• Foram simulados os cenários para realces com espessura > 3m variando:

– Frota de carregamento e transporte

– Frota de cabeamento e perfuração

– Taxa de enchimento dos realces

Resultados

Gráfico “output” resultados diários

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0

10

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40

0

50

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70

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90

0

10

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00

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00

35

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00

37

00

38

00

39

00

40

00

41

00

t

Dia

TPD Rom(VRM - Cenário 1)

TPD Rom

Resultados

Comparação entre cenários com variações de frota

0

50

100

150

200

250

300

350

400

VRM c/ LHD 12.5 t SLRM c/ LHD 12.5t

SLRM c/ LHD 14 t SLRM c/ LHD 12.5t Fixa no Stock Pile

TPD

Taxa de produção diária média por Realce

2 Simbas + 2 Cabolts 1 Simba + 1 Cabolt

0

500

1000

1500

2000

2500

VRM c/ LHD 12.5 t SLRM c/ LHD 12.5t

SLRM c/ LHD 14 t SLRM c/ LHD 12.5t Fixa no Stock Pile

TPD

Taxa de produção diária média do sistema de realces

1 LHD + 2 Caminhões 2 LHD + 6 Caminhões

Conclusões

• Permite analisar taxas de produção para método de lavra ainda não praticado na

mina;

• Resultados para o VRM ficaram coerentes com o praticado na mina atualmente;

• Verificação de gargalos como desenvolvimento da mina e enchimento de realces;

• Modelo permite visualizar o impacto da mudança de cada variável operacional;

• Permite testar a sensibilidade à mudanças de frota;

Próximos Passos

• Simular operações de desenvolvimento;

• Realizar simulações para lavra em veios estreitos;

• Avaliar sensibilidade do modelo frente a variáveis que ainda não foram testadas;

• Realizar modelamento em Arena para outras operações e projetos na Votorantim Metais

(underground e open pit);

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