Planejamento Estratégico para Minas a Céu aberto – O Caminho Integrado (Parte 1)

O planejamento estratégico de mina é a definição de uma estratégia para explorar o recurso mineral definido de uma forma que maximize o valor ao longo da vida útil da mina. O plano estratégico deve estar sempre alinhado com a visão de futuro das organizações. O processo de planejamento estratégico é mais focado na definição de um Plano de Vida da Mina (Life of Mine Plan, LOMP) que melhor atenda aos objetivos corporativos no longo prazo. Nesta fase do planejamento, geralmente se tenta responder às três perguntas fundamentais a seguir:

• Considerando tanto os parâmetros econômicos quanto as restrições de engenharia, qual parte do corpo de minério é viável para lavrar durante a vida útil da mina?
• Quando e em que ordem extrair essa porção específica do corpo de minério?
• E para onde enviar o material extraído (despejo, planta, estoque etc.) a fim de maximizar as metas corporativas?

O processo de resposta a estas três importantes questões, formalmente conhecido como Planejamento Estratégico, permite às organizações determinar limitações, restrições e maximizar o valor de seus recursos. O principal resultado do planejamento estratégico é o Plano de Vida da Mina (LOMP), que normalmente é revisado e atualizado anualmente devido a uma combinação de mudanças no mercado e nos ambientes econômico e técnico. Um LOMP bem definido é essencial, pois ele fornece uma visão financeira para um determinado projeto e estabelece a estrutura dentro da qual todos os outros planos (planos táticos e operacionais) serão desenvolvidos. Se o componente de longo prazo estiver ausente, ou não for definido corretamente, as operações acabarão por se deparar com desafios operacionais de curto prazo, como a experiência tem mostrado. O pensamento de curto prazo geralmente resulta em esterilização do Recurso Mineral, menores taxas de produção e operações menos eficientes e lucrativas.

Convencionalmente, o planejamento estratégico é realizado seguindo as sete etapas definidas abaixo:

• Definição de Principais Objetivos Corporativos, Restrições, Indicadores-Chave de Desempenho
• Otimização de Cava Céu Aberto
• Projeto Operacional da Cava
• Otimização e Seleção do Pushback
• Programação Estratégica
• Alocação de Material
• Análise e Avaliação Econômicas

Neste artigo, usarei um depósito fictício de ouro-cobre para passar pelo processo de planejamento estratégico. É importante ter em mente que este é um conjunto de dados de demonstração e os parâmetros utilizados também são baseados em suposições.

1.  Definição de principais objetivos corporativos, restrições, indicadores-chave de desempenho (KPIs)

Antes que qualquer trabalho de planejamento estratégico possa começar, é fundamental que as organizações definam os principais objetivos, restrições e KPIs que impulsionam e apoiam as perspectivas futuras da organização. Na maioria dos casos, há objetivos múltiplos e, às vezes, conflitantes. Em minha experiência, o objetivo geral mais comum para a maioria das organizações é aumentar o valor para o acionista por meio de uma programação segura e responsável de recursos para maximizar o VPL no contexto de longo prazo. O VPL é o valor presente líquido dos fluxos de caixa futuros descontados a uma taxa de desconto selecionada.

O VPL tem se mostrado um bom instrumento para a avaliação comercial de projetos, pois envolve tanto a avaliação de valor de curto prazo (que recebe pouco desconto) quanto do valor de longo prazo (que recebe um desconto maior). As organizações podem ter outros objetivos e KPIs adicionais, incluindo, mas não se limitando a, aumento da vida útil da mina, escalas de operações, capacidade de ajuste a fatores externos, exposição a riscos, minimização dos custos de produção, especificação de mercado, aumento da recuperação de metais etc. Esses objetivos e KPIs devem ser totalmente definidos, compreendidos e acordados para otimizar o planejamento estratégico.

Conforme enfatizado, estou utilizando um depósito maciço de cobre-ouro e o principal objetivo neste exemplo é maximizar o Valor Presente Líquido do projeto, minimizando a exposição a riscos. Outros KPIs e restrições importantes para este projeto incluem o rastreamento da massa anual extraída e processada, bem como o aumento da recuperação de metal.

Uma vez que os principais objetivos, restrições e KPIs foram definidos, a próxima etapa será definir a cava que gerará o lucro máximo (não descontado) para o modelo de recurso fornecido. Isso é feito através de um processo conhecido como Otimização de Mina a Céu Aberto.

2. Otimização de Mina a Céu Aberto

A otimização de cava é o processo de definição do contorno ou da cava ideal a ser minerada, a fim de maximizar o lucro e, ao mesmo tempo atender aos requisitos operacionais. O ponto de partida do processo de planejamento estratégico é um modelo de bloco de recursos, no qual o minério e o material residual são divididos em blocos 3D regulares, como mostrado na Figura 1 abaixo. Cada bloco regular recebe atributos-chave, como teores, contaminantes, tipo de rocha, recuperações, densidade etc.

Antes que qualquer trabalho de otimização de cava a céu aberto possa começar, é primordial converter o modelo de recursos em um modelo de planejamento. Um modelo de planejamento é aquele que representa principalmente a realidade e os teores reais de seletividade que podem ser alcançados durante as operações práticas de mineração. Alguns dos processos comuns envolvidos na conversão de um modelo de recursos em um modelo de planejamento incluem:

• O corte do modelo de blocos para remover células que estão acima da topografia. Para isso, você precisará definir a topografia inicial para a otimização. Para projetos em áreas virgens, é bem simples, a topografia será a original, já que não houve nenhum tipo de movimentação e decapeamento. Para projetos em áreas industriais que estão em operação, geralmente é utilizada uma topografia prevista.
• A regularização (comando REBLOCK) do modelo de bloco para criar células de modelo de bloco correspondentes às unidades seletivas de mineração (SMUs) e recalcular os atributos do modelo de bloco (por exemplo, teores, contaminantes etc.) de acordo com critérios definidos pelo usuário. Durante esse processo, algum minério será diluído com material residual. Em alguns casos, uma diluição adicional pode ser modelada usando outras técnicas de diluição, como: O comando DILUTMOD, para modelar a diluição da camada externa;
• A definição de alguns atributos adicionais que não estão no modelo de recurso, mas que são importantes para o trabalho de planejamento e remover alguns atributos geológicos que não estão relacionados com o planejamento da mina, por exemplo, parâmetros de estimativa de teores etc.;
• O carimbo das informações geotécnicas no modelo de planejamento. Normalmente, o departamento geotécnico fornecerá linhas que delineiam diferentes zonas geotécnicas. Acho mais fácil transferir as informações das linhas para o modelo de planejamento;
• A expansão ou redução do modelo de blocos. Antes que qualquer trabalho de otimização possa começar no Studio NPVS da Datamine, é essencial garantir que você tenha blocos residuais suficientes fora do corpo de minério potencial para que o Studio NPVS considere ao gerar as cavas ideais. Por outro lado, você não quer ter um modelo muito grande com células desnecessárias que não agregam valor à otimização (que ao invés disso, afeta a velocidade de processamento); e
• A definição de Fatores de Ajuste de Custos de Mineração (MCAF) e os Fatores de Custo de Processamento (PCAF) no modelo onde a modelagem de custos é muito detalhada e complexa, em vez de fazer isso na solução de otimização.

Depois que o modelo de planejamento é gerado e importado para uma solução de otimização, como o Studio NPVS, é possível definir o modelo econômico. O modelo econômico é determinado por meio da definição de parâmetros de custo e preço para a Vida Útil da Mina e, em seguida, calculando um valor intrínseco por método de processamento de cada bloco no modelo de bloco de planejamento em função de seus atributos geometalúrgicos. O valor (embora possa ser calculado externamente e armazenado no modelo de blocos) geralmente é deixado para ser calculado pelo Studio NPVS como parte da definição do modelo econômico. Os seguintes parâmetros econômicos definidos na Tabela 1 foram utilizados neste exemplo de depósito de ouro-cobre:

Além disso, as recuperações de processamento de ouro e cobre foram definidas através de um gráfico Teor versus Recuperação, conforme a Figura 2:

Em parâmetros/premissas específicos de economia, produção e engenharia, as soluções de otimização de mina, como o Studio NPVS da Datamine, geram cavas aninhadas que indicam o valor do projeto em tamanhos de cavas específicas e progressivas. As cavas aninhadas são produzidas por meio de um processo conhecido como parametrização de limite de cava, por meio do uso de fatores de receita/lucro. Um fator de receita/lucro é uma variável que, quando multiplicada por outros parâmetros de otimização da mina, como o preço do metal, produzirá os diferentes contornos de cavas aninhadas em diferentes fatores.

Neste exemplo, os parâmetros geotécnicos da Tabela 2 foram usados para executar a análise final da cava. Além dos parâmetros geotécnicos, foi definida uma taxa de desconto de 14,5% e uma largura mínima do fundo da cava de 40 m.

As cavas aninhadas estão sempre na ordem do maior para o menor valor por tonelada extraída. A sequência na qual o crescimento das cavas aninhadas progride com o tempo representa a evolução ideal da mina ao longo do tempo. As cavas aninhadas geradas para este modelo de bloco de ouro-cobre sob os parâmetros econômicos e de engenharia presumidos estão resumidas na Figura 3.

Você pode ver claramente, na Figura 3, que este depósito em particular suporta uma variedade de tamanhos de cavas que são todos tecnicamente lavráveis e economicamente rentáveis. A seleção da cava deve levar em consideração os aspectos técnicos, financeiros e sociais. Há algumas cavas notáveis que foram destacadas (com barras verticais com pontos vermelhos), desde a cava que maximiza a reserva, que minimiza o risco, que produz o VPL máximo até algumas cavas que combinam os três aspectos mencionados.

O menor contorno da cava aninhada representa a cava mais robusta, ou seja, uma cava que será economicamente viável mesmo sob as piores condições econômicas. A menor cava aninhada orienta o engenheiro de planejamento da mina para a porção do depósito que deve ser extraída primeiro, uma vez que permanece financeiramente atraente mesmo depois de ser penalizado com um baixo fator de receita. O contorno das cavas maiores representa a cava com a maior vida útil nas melhores condições econômicas. As cavas aninhadas de Lerch-Grossmann podem ser interpretadas como um método de incorporação de aversão ao risco no problema de planejamento de mina. Elas ajudam os engenheiros de planejamento de mina a saber por onde começar a mineração e qual a sequência para lavrar a mina, a fim de produzir o maior VPL do material dentro da jazida final.

Neste exemplo, a cava que foi selecionada para maior análise foi a cava com Fator de Lucro de 0,46. Obviamente, não se trata de uma cava com o VPL máximo. A diferença no VPL entre a cava com fator de lucro de 0,46 (US$ 597.174.175) e a cava com o VPL máximo (US$ 603.343.740) é de 1%. No entanto, a relação estéril-minério (REM) incremental entre as duas cavas é de 8,9. A REM representa a quantidade de material estéril que deverá ser removida para extrair uma determinada quantidade de minério. Com isso em mente, a REM é um indicador de risco, em que a conversão geral é que quanto menor a REM, menor o custo da mineração, o que é convertido em maiores margens de lucro. Por outro lado, REMs mais altas se convertem em altos custos de mineração, e presume-se que isso tenha o potencial de acabar com a lucratividade do depósito. A superfície matemática para a cava selecionada é mostrada na Figura 4:

Portanto, ao procurar uma cava que tenha um elemento que maximize o VPL, mas também minimize o risco, a cava com o Fator de Receita de 0,46 é uma boa escolha a ser considerada. Essa cava não compromete muito do VPL (apenas 1%), mas tem uma taxa de separação relativamente mais baixa. O fato de que a curva do VPL permanece relativamente plana além do Fator de Lucro de 0,46 é uma indicação de que o depósito é sensível aos preços. Com tal depósito, o aumento da taxa de separação aumenta o risco do projeto. Esta é, obviamente, uma abordagem simplificada para a seleção da cava final – ela se concentra principalmente nos aspectos técnicos da mineração e não inclui considerações para aspectos como licenciamento social, financiamento do projeto etc.

Na maioria das vezes, as organizações visam o contorno da cava com o maior VPL ao realizar o LOMP. No entanto, o VPL não é a única forma de avaliar os projetos de mineração. Às vezes, a cava ideal para um cenário específico pode ser aquela que maximiza alguns de seus objetivos corporativos. É importante ter isso em mente ao passar pelo processo de otimização da mina e seleção da cava final.

Nesta fase do processo, pode-se querer fazer uma análise de sensibilidade com base nos parâmetros econômicos e de engenharia. Talvez você queira ver o quanto projeto varia de acordo com as mudanças de preço e custo, recuperações de processamento, mudanças na região de declive etc. Depois de selecionar a mina final que esteja de acordo com seus objetivos corporativos, a próxima etapa do processo envolve a conversão da cava matemática da mina em um projeto detalhado de cava que possa ser minerado de forma segura e econômica.

3.  Projeto Operacional da Cava

Depois de executar a otimização da mina e de ter selecionado a cava que atende aos seus objetivos corporativos, você terá que fazer um projeto detalhado e operacional da mina. O objetivo é desenvolver um projeto que se desvie o mínimo possível do contorno da cava matemática selecionada. O projeto detalhado deverá garantir que a mina esteja operando de forma eficiente, totalmente dentro dos direitos de mineração e longe das zonas de exclusão, minimizando as distâncias de transporte, maximizando a recuperação do minério, apoiando as metas de produção e atendendo às restrições geotécnicas e de segurança. Com tantas coisas a considerar, é possível ver de longe que o processo de desenvolver um projeto é um processo iterativo que envolve a transação dos importantes aspectos de projeto mencionados acima.

Há vários aspectos diferentes que o engenheiro de projeto deve ter em mente para garantir que o projeto operacional não seja apenas eficiente, mas que também possa ser explorado com segurança. Esse é um tópico relevante que vou abordar em detalhes em outra oportunidade, porque já falei muito aqui (risada). Em resumo, alguns dos principais fatores incluem considerações sobre o acesso a cava, a largura mínima de mineração, os parâmetros de projeto de rampa (largura da rampa, inclinação, curvatura máxima da estrada, número de rampas e retornos etc.), bem como outras considerações geométricas de inclinação (tais como altura e intervalo da bancada, ângulo da face da bancada, largura da berma etc.) e características de segurança (áreas planas em retornos, retas de ultrapassagem, saídas de rampa de segurança).

A cava otimizada pode ser exportada do Studio NPVS da Datamine como uma superfície ou como blocos limitados da mina já que pode ser usado como um guia de projeto no Studio OP da Datamine. Este é um dos maiores benefícios de usar os dois sistemas juntos, as informações do Studio NPVS podem ser facilmente consumidas pelo Studio OP. A cava final selecionada e a cava projetada são mostradas espacialmente na Figura 5.

Uma das formas comuns de verificar a qualidade dos projetos produzidos é medir a diferença em tonelagem e valor entre a cava matemática selecionada e o projeto operacional. Esta comparação é detalhada na Tabela 3.

Geralmente, há perda de valor inerente entre a superfície otimizada e o projeto operacional devido à inclusão de rampas e bermas. A adição de rampas e bermas pode resultar na mineração de resíduos adicionais e/ou deixar minério no solo. A diferença aceitável entre a cava final selecionada e o projeto operacional varia de uma operação para outra. Dependendo da diferença entre a cava de otimização da mina e o projeto operacional final, pode ser necessário repetir o estágio de otimização da mina usando os novos parâmetros de ângulo geral de declive do projeto recém-concluído.

Projetar uma cava envolve engenharia e arte, e depende muito do julgamento do engenheiro. Antigamente, projetar uma cava era um processo manual lento, demorado e caro. Devido ao processo demorado, era muito difícil considerar diferentes cenários de projeto para verificar a robustez e a rentabilidade das soluções. Porém, e se dissermos que você não precisa mais se comprometer, porque pode ter em suas mãos uma ferramenta que permitirá gerar rapidamente projetos alternativos e práticos de cavas, para que você possa executar as opções que deseja testar e ainda cumprir esse prazo? Sim, a ferramenta líder de mercado da Datamine, Auto Pit Design, é a solução para seus problemas.

Assim que o projeto operacional estiver concluído, a próxima etapa envolve a importação do projeto real de volta para o Studio NPVS para continuar com a otimização de pushback. Essa parte será definitivamente abordada na Parte 2 do artigo. Confira!