Abstract Long-term mining planning is a complex process which involves a large number of variables and uncertainties. Traditional discount cash flow (DCF) is usually used in the evaluation of mining projects. DCF includes net present value (NPV), internal rate of return (IRR), and profitability index (PI). A sensitivity analysis is usually carried out to evaluate the impact of the main variables on the project. Another way to measure uncertainties is through the Monte Carlo simulation (MCS). The objective of this study is to evaluate and compare the DCF methods and measure uncertainties through sensitivity analysis and MCS in the evaluation of mine sequencing. A case study of a phosphate mine project was used to chart the comparative study. In the results, NPV and uncertainty analysis through MCS were more consistent.

Os produtos do minério de ferro são definidos pelos teores de ferro e dos contaminantes e, também, pelas partições granulométricas. Os dados que provêm dos depósitos de ferro constituem dados composicionais, sendo um vetor de variáveis com uma soma fechada dada pelos balanços de cada espécie, nas diversas frações granulométricas, ou pelas espécies em cada fração granulométrica. As somas fechadas conduzem a correlações espúrias e, uma condição chamada de viés negativo. Essa condição impede as estimativas de satisfazerem os balanços e possibilita que algumas estimativas sejam negativas ou estejam fora do intervalo de valores dos dados originais. As metodologias clássicas da geoestatística não levam em consideração esses fatos e as práticas comuns utilizam alternativas que forçam o fechamento das somas, tais como a utilização do modelo de corregionalizacão intrínseca, a determinação de uma variável por diferença ou a distribuição do erro, sendo que, em estimativas negativas, estas devem ser substituídas por valores válidos. Nesse artigo, apresenta-se a cokrigagem de razões logarítmicas aditivas (alr), transformação desenvolvida para dados composicionais, como uma metodologia alternativa para se determinarem teores em minérios de ferro, onde se tem múltiplas variáveis correlacionadas com somas constantes. Obtêm-se melhores resultados do que por cokrigagem dos dados originais, com todas as estimativas no intervalo original das amostras, satisfazendo-se as somas fechadas consideradas, sem necessidade de pós-processamento.

Iron ore products are defined by their iron and contaminant grades and also by the granulometric partitions. Data from iron ore deposits constitute compositional data, involving a vector of variables adding up to a constant sum given by the mass balance among granulometric partitions or among chemical species in each granulometric fraction. The closed sums lead to spurious correlations and to a negative bias condition. This condition leads to estimates that do not satisfy the balances and estimates that take negative values or do not belong to the interval of values of the original data. Classic geostatistical methodologies do not take these facts into account and the common practices force the sum through determining one variable by difference, distributing the sum error or using an intrinsic corregionalization model and substituting of the negative values by valid ones. In this paper, cokriging of additive log-ratios (alr), a transformation developed for compositional data, is presented as an alternative methodology to estimate grades in iron ores, in presence of multiple correlated variables with a closed sum. Results obtained through this methodology are better than the ones obtained by direct cokriging of the original data, leading to positive estimates, all in the original data interval and satisfying the considered constant sums, without post-processing.

As usinas de beneficiamento de minério, para garantir elevados índices de recuperação no produto final, dependem de inúmeros fatores, entre os quais destaca-se a estabilidade no teor de alimentação. As pilhas de homogeneização têm se mostrado uma ferramenta eficaz no atendimento dessa necessidade, atenuando, significativamente, a variabilidade do minério proveniente de diferentes frentes de lavra. Esse estudo testa a eficiência da simulação geoestatística quando aplicada à previsão da variabilidade in situ dos teores do minério formador das pilhas de homogeneização. Isto porque os métodos tradicionalmente utilizados, para o planejamento desses sistemas, não são capazes de incorporar, adequadamente, a incerteza associada ao valor estimado. Surge, então, a simulação geoestatística como alternativa, método que possibilita a geração de múltiplos cenários equiprováveis dos teores de determinado depósito. O conjunto de realizações dará origem a um grupo de possíveis valores para os blocos formadores de cada pilha, possibilitando, assim, a quantificação da variabilidade in situ. Os teores simulados foram comparados com os amostrados pela empresa. A reconciliação entre previsto e realizado mostrou precisão e acuracidade dos modelos gerados, reproduzindo, adequadamente, os teores de referência.

Mineral processing in order to ensure high ore recovery at the final product depends on many factors, among them, the low variability in the head grades feeding the plant. For this, homogenization piles have been an effective tool for significantly diminishing variability. This study tests the efficiency of geostatistical simulations to predict in situ grade variability and how this variability is transposed to the ore, forming blending piles. Traditionally, the methods used in designing these systems are not capable of properly incorporating the uncertainty associated with the estimated value. Ordinary kriging, for example, results in best local estimates, but with a smooth global variance. Conversely, geostatistical simulations provide equiprobable scenarios for the grades of a given deposit. These scenarios honor the sample values, their histogram and spatial distribution. They also provide a set of possible values for each block which forms each homogenization pile. Finally, it is possible to predict the in situ grade variability, given the real grades. The results were compared against the real (reference) mined grades through reconciliation. Results demonstrated that the methodology is accurate and precise enough to be applied in blending piles design.

Esse estudo apresenta os resultados obtidos usando técnicas de simulação geoestatística combinadas com técnicas de otimização e sequenciamento para análise do impacto de incerteza dos teores no planejamento de lavra. Abordagens tradicionais utilizam modelos estimados por técnicas geoestatísticas (e.g. Krigagem Ordinária, Krigagem dos Indicadores) ou mesmo técnicas clássicas de estimativa para avaliação de depósitos minerais (e.g. Inverso do Quadrado da Distância, Polígonos, Média Móvel). Da mesma maneira, ao se avaliarem projetos de mineração, normalmente, são feitas análises de sensibilidade aos parâmetros econômicos e é desconsiderada a incerteza associada ao modelo geológico. Esse estudo demonstra que os teores podem ter impacto na incerteza de projetos, tanto no aspecto de projeto de cava, quanto no aspecto de viabilidade econômica (análise de sensibilidade).

This study presents the results obtained using geostatistical simulation techniques combined with pit optimization and sequencing to assess the grade uncertainty impact in mine planning and reserve assessment. Traditional approaches use an estimated model by geostatistical methods (Ordinary Kriging, Indicator Kriging) or even classical methods of estimation (IPD, polygons, moving average). In the same manner, to evaluate mining projects, analyses considering economical sensitivity aspects were made, disregarding the uncertainty of the geological model. This study demonstrates that grade estimation can have a relevant impact on the uncertainty over mining projects, even in the open pit design, i.e. in the feasibility study.

A variabilidade do minério in-situ é um dos grandes problemas em todas as etapas pós-lavra, pois comportamentos erráticos de parâmetros físico-químicos podem acarretar grandes dificuldades para o processamento do minério. Pilhas de estoque tem sido utilizadas para reduzir a flutuabilidade de teores, servindo como um filtro da variabilidade. O principal parâmetro para a redução da variabilidade na pilha é a massa de minério estocado. Quanto maior a pilha, menor a variabilidade. Porém há limites viáveis para sua construção. O incorreto dimensionamento leva a perdas financeiras, devido aos altos custos de estoque e às perdas em recuperação e teores na usina de beneficiamento. Esse estudo propõe quantificar a redução da variabilidade de conteúdo de cinza e teor de enxofre em um depósito de carvão. A estimativa de teores em modelos de blocos por métodos tradicionais como krigagem ordinária não considera as incertezas associadas ao modelo geológico. Dessa forma, a utilização de simulação geoestatística é mais adequada para prever flutuações locais dos teores. Para as variáveis testadas, nesse estudo, foram analisadas as reduções de flutuação por meio de diferentes tamanhos de pilhas.

The in-situ grade variability imposes a series of problems during ore processing. Blending is commonly used to reduce this variability. The main factor to reduce head grade variability is the pile mass and size. The larger the pile, the lesser the reclaimed grades vary. However, there are practical limits to the pile length and mass. An incorrect design leads to financial losses due to either high capital costs for oversized piles or losses in plant recovery due to undersized piles incapable of attenuating grade fluctuations. Block estimation by traditional methods, such as ordinary krigging, does not properly incorporate the uncertainty associated with the estimates. Therefore, geostatistical simulation was selected. as it is the best suited to predict local grade fluctuations. The variables used to illustrate the proposed methodology were ash and sulfur content, for which the reduction of the fluctuation was analyzed for different pile sizes.

Esse estudo investiga a capacidade da técnica de perfilagem geofísica para prever a qualidade do carvão. Nesse contexto, alguns parâmetros químicos do carvão foram determinados por meio de análise laboratorial e, posteriormente, eles foram comparados contra registros de perfilagem geofísica (radiação gama natural e resistividade, especificamente). Os resultados mostraram uma forte correlação entre a emissão de radiação gama natural das camadas de carvão e seu teor de cinzas. Isto permitiu estabelecer um modelo linear simples para estimar teores de cinzas, baseando-se nos dados de perfilagem geofísica, com pequeno erro de estimativa (± 5% em média). Além disso, os resultados indicaram que não há correlação entre teor de enxofre ou voláteis e os registros geofísicos. Teores de cinza derivados de valores de gama natural podem ser usados, tal como uma informação secundária para avaliar qualidade de carvão durante a etapa de estimativa de recursos, quando são aplicados métodos geoestatísticos. A metodologia é ilustrada por meio de um estudo de caso em depósito de carvão, localizado na região sul do Brasil.

This study investigates geophysical logging as a tool to predict coal quality. Some of the coal's chemical parameters were determined by laboratory analysis and were compared against values derived from geophysical logging correlation (natural gamma radiation and resistivity versus ash content, specifically). The results showed a strong correlation between the coal's natural gamma emissions and their ash content. From this correlation, a simple linear model was obtained and used to estimate ash grades, directly from geophysical logging records. The error of these predictions is less than ± 5%. Additionally, results showed no correlation between the sulphur grade, or volatile matter, and the geophysical records. Ash grades derived from natural gamma ray values can be usedas secondary information to evaluate coal quality during resource estimation, when combined with lab analysis and appropriate geostatiscal methods. The methodology is illustrated by means of a case study at a coal deposit located in southern Brazil.

Nesse estudo, é verificada a possível existência de correlação entre as impurezas presentes nos componentes cristalinos dos clínqueres coprocessados com sua resistência à quebra (determinada em Drop Weigth Tester - DWT). Esse ensaio é usado para prever a moabilidade desses materiais, fornecendo o parâmetro de impacto (A.b). Quanto maior o valor do parâmetro de impacto, menor é a resistência à quebra do clínquer. Para os clínqueres testados, foi, também, determinado o conteúdo médio (% em massa) de impurezas nas fases cristalinas, incluindo álcalis, bário, estrôncio, manganês e titânio. Para isto, foi usada microanálise com sistema de EDX (Energia dispersiva de Raios X) acoplado ao MEV (Microscópio Eletrônico de Varredura). A análise estatística dos resultados químicos sugere forte correlação entre as impurezas e o parâmetro de impacto A.b.

In this study, the possible correlation between impurities presented in the crystalline compounds of the coprocessed clinkers and their breakage strength (determined by Drop Weigth Tester-DWT) is verified. This latter is used to predict the grindability of these materials by providing the impact parameter (A.b). The higher the impact parameter is, the lower the breakage strength is. For the tested clinkers, the average content (wt. %) of impurities in the crystallized phases, including alkalies, barium, strontium, manganese and titanium was determined. For this, microanalysis with an EDX (Energy Dispersive X-Ray) system coupled to the SEM (Scanning Electron Microscopy) was used. The statiscal analysis of the chemical results suggests a strong correlation between the impurities and impact parameter.

No método de lavra câmaras-e-pilares, o sistema de lavra por conjuntos mecanizados teve, nos Estados Unidos, seu auge de aplicação entre as décadas de 50 e 60, dando lugar, posteriormente, ao sistema de mineração com minerador contínuo. No Brasil, conjuntos mecanizados ainda são utilizados em minas subterrâneas de carvão na região sul de Santa Catarina. Esse trabalho descreve um simulador de operações de lavra, onde todas as operações unitárias necessárias à extração do carvão foram incluídas. Foi desenvolvido, para a empresa Carbonífera Metropolitana S.A., um modelo computacional de simulação, que auxilia na ordenação da ocupação das frentes de lavra e nas estimativas de produção. A técnica de simulação usada denomina-se simulação por eventos discretos. Depois de construído e validado, o simulador mostrou-se eficaz na previsão de produção diária de carvão. Adicionalmente, o simulador ajuda a diagnosticar "gargalos" no ciclo de produção e esperas na realização das operações unitárias.

In the room-and-pillar mining method, conventional mining system had its peak along the 1950's and 1960's in the United States, giving place to the continuous mining system. In Brazil, these systems are still in use in some underground coal mines. This paper presents a production simulator developed to emulate the mining cycle at Carbonífera Metropolitana S.A., where all the unit operations in coal mining were included. A model was proposed for the room-and-pillar mining system, aiming to maximize the extraction at all coal faces from a given panel. The technique used was discrete-event simulation. After constructed and validated, the simulator proved to be effi cient to forecast daily ROM production. Added to this, the simulator is able to help in visualizing bottlenecks and operations delays in the mining cycle.

Combinações de minério provenientes de diferentes frentes de lavra e pilhas de homogeneização são, comumente, empregadas para reduzir a variabilidade dos teores nas plantas de beneficiamento. A metodologia proposta, nesse trabalho, visa a quantificar a variabilidade das diversas etapas em um sistema de homogeneização. O parâmetro químico avaliado é sílica (SiO2) de minério de ferro, na faixa granulométrica inferior a 0,15 mm. Este é um contaminante errático, nesse tipo de depósito. Os resultados mostram a variância esperada para os diversos tamanhos de pilhas. Fica demonstrado que a variância, reduz com o aumento da massa da pilha.

Blending and homogenization piles are usually employed for reducing head grade fluctuation at a processing plant. The methodology suggested herein aims at quantifying the variability at various stages in a homogenization system. The chemical parameter evaluated is silica (SiO2) from an iron ore at a granulometry below 0.15mm. This is a highly variable contaminant in iron ore deposits. The results show the expected variance among the grades for various pile sizes. It is demonstrated that the rate of variance decreases as the pile size increases.

Esse trabalho determina o valor médio de microdureza Vickers dos componentes cristalinos do clínquer e estima o efeito dos elementos estranhos (menores) e da composição mineralógica sobre os resultados de microdureza. Para isto, foi coletado um número significativo de amostras sobre a correia de alimentação de moinhos de clínqueres em onze fornos co-processadores no Brasil. Os resultados mostram que a microdureza varia de acordo com o tipo de impurezas e sua distribuição. Também, o conteúdo mineralógico e a razão alumina/ferro desempenham um papel importante.

This study determines the average value of Vickers micro-hardness of the clinker crystalline compounds and evaluates the effect of foreign ions and mineralogical composition on the micro-hardness results. A significant number of samples were collected from the feed-conveyor belt of the clinker ball mill at eleven co-processing kilns in Brazil. The results show that the micro-hardness varies according to the type of impurities and their distribution. Also, the mineralogical content and alumina/iron ratio play an important role.

A dificuldade na quantificação do grau de incerteza associado com a estimativa de recursos minerais tem levado ao desenvolvimento de uma gama de metodologias, termos e definições. Isso gerou uma situação em que praticamente cada companhia de mineração possui sua metodologia particular de classificação. Intuitivamente, sabe-se que os métodos tradicionais utilizados na avaliação de recursos não levam em consideração a continuidade espacial dos teores e, mesmo que algumas metodologias baseadas em métodos geoestatísticos são incapazes de fornecer uma medida do erro associado às estimativas. Nesse sentido, esse artigo se propõe a desenvolver uma metodologia que permita uma análise quantitativa e qualitativa dos recursos minerais estimados por meio da incorporação da incerteza e da adequada definição do risco ou erro associado às estimativas. Um estudo de caso com um banco de dados de minério de ferro típico foi efetuado, permitindo uma comparação, tanto entre os diferentes sistemas de classificação, como entre os parâmetros-chave de cada sistema, sendo que os resultados obtidos permitiram ressaltar as limitações específicas de cada metodologia, além de demonstra a natureza empírica dos métodos tradicionais, devido ao seu caráter predominantemente subjetivo.

The difficulty in quantifying the degree of uncertainty associated with the estimation of mineral resources has led to the creation of a large suite of methodologies, terms, and definitions, with almost every mining company having its own set of standards. It is intuitively known that traditional methods used to evaluate resources do not take into account the spatial continuity of the grades, and even some approaches based on geostatistical methods are unable to provide a measure of the error associated with their estimates. This article aims at developing a methodology for either quantitative or qualitative analysis of mineral resource estimation through uncertainty incorporation and for the correct definition of the associated risk or error. A comprehensive study about each technique was conducted allowing a comparison among the parameters affecting mineral inventory assessment. A case study was conducted with a typical iron ore deposit data set, and the results showed the specific limitations of each classification system and their influence in selecting key parameters. The developed software was used, and the results always demonstrated the empirical nature of the traditional methods based on subjective choices.

A qualidade do carvão é, geralmente, estimada através da análise de testemunhos obtidos em furos de sondagem com recuperação, que são custosos e consomem tempo. Perfilagem geofísica fornece uma medida indireta da qualidade do carvão inferida de algumas propriedades físicas lidas pela sonda. De todos os métodos de perfilagem geofísica, a medida de radiação retroespalhada (gama-gama) é apropriada para identificar a camada de carvão e inferir qualidade ao mesmo. Esse trabalho estuda a possível correlação entre a radiação retroespalhada e o teor de cinzas. Com os valores obtidos com a perfilagem geofísica e os teores de cinzas obtidos para os mesmos intervalos, foi possível construir um gráfico de correlação e ajustar uma função. A função apresentou um alto coeficiente de correlação e um aceitável erro de estimativa auxiliando, na obtenção de informação a curto prazo com baixo custo e rapidez.

Coal quality is commonly analyzed using cores obtained from diamond drill holes, which are costly and time consuming. Geophysical logging provides an indirect measurement of coal quality derived from some physical properties logged by the probe. Among the geophysical logging methods, gamma back scattering (gamma-gamma) is appropriate for identifying coal seams and for inferring some coal quality parameters. This study identifies the possible correlation between gamma-gamma readings and ash content. By using the logged geophysical survey values plotted against the ash content, analyzed at the same intervals, a scatter plot was constructed and a model adjusted. The derived model showed a high correlation coefficient and acceptable estimation error, recommending this practice for obtaining quick, low-cost information for mine planning.

Sondagens com amostragem são comumente utilizadas e de extrema importância para o desenvolvimento da pesquisa e do planejamento da lavra. No entanto, esse tipo de informação é cara de ser obtida e, freqüentemente, sondagem exploratória é usada em planejamento de curto prazo. Sondagens exploratórias, invariavelmente, são coletadas em uma malha amostral incompatível com a resolução necessária para estimar blocos de curto prazo. Esse estudo analisa os volumes obtidos com krigagem ordinária a partir de estimativas utilizando distintas fontes de informação: i.e. sondagem com testemunho em malha de 140 x 140 m e a partir de dados amostrados por perfilagem geofísica em malha 10 x 10 m. A interpretação da perfilagem permitiu a inferência dos valores de espessuras das camadas. Foi utilizada, para comparação, uma área-piloto e foram perfilados os furos destinados ao desmonte com explosivos nessa área. Houve uma diferença muito significativa entre o volume estimado por krigagem ordinária com as informações pouco densas de espessuras obtidas por sondagem exploratória, se comparado com o volume real (aproximadamente 26%). Contudo, praticamente, não houve diferença entre o volume real e o volume calculado pelos dados da perfilagem geofísica. Uma malha de amostragem muito espaçada pode levar a erros grosseiros, caso seja utilizada para planejamento de produção em curto prazo, como demonstra o caso estudado. A perfilagem geofísica pode ser empregada, sem interferir nas operações de lavra, com resultados positivos, de fácil e rápida aquisição com custos, substancialmente, baixos.

Core samples obtained by drilling surveys are a current practice in the mining industry and are extremely important to mineral exploration and mine planning. However, this type of information is expensive to be obtained and is frequently used for short term mine planning. Diamond drill holes are commonly sampled at a large sampling spacing incompatible with the resolution required for short term mine planning. This study compares the volume estimated using data from borehole cores drilled in a grid of 140 x 140 m with the volume calculated from data obtained by geophysical logging in a grid of 10 x 10 meters. The study analysed the volume of a block delimited by few blast holes. There was a very significant difference between the volume calculated from borehole core samples and the actual volume. However, there was no significant difference between the actual volume and the volume calculated from data obtained by geophysical logging. Thus, it can be concluded that a widely-spaced sampling mesh is not enough to foresee short term production for the case study. However, geophysical logging can be used for this purpose without disturbing mining operations; it also gives immediate results, with easy and fast data acquisition at substantially low costs.

Um dos grandes problemas existentes na indústria mineira são as flutuações no teor do minério, que afetam, significativamente, o desempenho das plantas de beneficiamento. Assim, faz-se necessário um controle dessa variabilidade. Para tanto, pode-se usar combinações de minério provenientes de diferentes frentes de lavra e/ou pilhas de homogeneização. As pilhas de homogeneização são caracterizadas pela sua forma, tamanho, arranjo e número de camadas. O estudo em questão se propõe a minimizar a variabilidade dos depósitos minerais, utilizando pilhas longitudinais do tipo chevron, montadas com informações de teores do modelo de blocos gerados a partir de simulação geoestatística. As análises são feitas simulando diferentes modelos de pilhas, a partir de combinações de massas e diferentes números de camadas. Os resultados demonstram uma redução de até 90% da variabilidade, possibilitando um dimensionamento mais adequado do pátio e dos equipamentos de construção da pilha.

Blending and homogenization piles are usually employed for reducing grade fluctuation from the ore feeding a processing plant. These piles are characterized by their form, size (length and height), construction lay-out and number of layers. Various methods are found for blending piles design and most fail to incorporate the in situ grade variability intrinsic of a mineral deposit. The methodology suggested in this study is able to quantify the variability of the homogenization system using multiple equally probable realizations derived from a geostatistical simulation for the grade block model. The variable tested was silica (SiO2) in a grannulometry below 0,15mm (SI3), an erratic contaminant in iron deposits. The results demonstrated a reduction exceeding 90% in the original variability (in situ compared to grades feeding the processing plant) of the system in favorable conditions. Finally, the reduction in the uncertainty in the head grades feeding the processing plant, leads to cost savings and lower economical risks.

A empresa Colorminas Colorifício e Mineração S.A. iniciou suas operações em Pantano Grande-RS antes da década de 80. Passivos ambientais foram gerados, principalmente nas áreas exauridas pela lavra. Esse trabalho apresenta o resultado dos procedimentos de recuperação de três minas de caulim da empresa. Nesse contexto, foi criado o projeto "Colorminas: mineração com responsabilidade". A metodologia adotada e os resultados obtidos são apresentados, conjuntamente ao investimento para implantação e execução do projeto. Atualmente todas as áreas estão regularizadas, os passivos ambientais em processo de recuperação e a lavra é executada paralela aos procedimentos de reabilitação das áreas mineradas.

Kaolin mining has been carried out by the Colorminas Company in Pantano Grande-RS since the 80´s. As environmental legislation was not applied, land reclamation was not performed. This paper presents land reclamation for the kaolin mines and the basis of the project "Colorminas: mining with responsibility". A detailed description of the reclamation procedures is presented, together with its costs and the investment in the project.