Influência da variação de umidade de compactação nas propriedades mecânicas de rejeito de minério de ferro estabilizado com aglomerante pozolânico

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Collatto, Décio
• Orientador(a): Consoli, Nilo Cesar
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Rejeito de mineração; Minério de ferro; Materiais pozolânicos; Estabilização do solo
• Palavras-chave em Inglês: Waste; Iron ore; Stabilization; Pozzolanic material; Waste piling
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/283463

A geração de rejeitos é inerente a atividade de mineração de ferro, pois o minério de ferro é extraído a partir de rochas com composição mineralógica variada, as quais não são inteiramente formadas por minerais ferrosos. Assim, o volume de rejeitos gerados é influenciado pela demanda global por minério de ferro e pelo grau de pureza das jazidas; ou seja, o esgotamento de reservas de alta qualidade implica aumento na geração de rejeitos. Tradicionalmente, esses têm sido armazenados em barragens, as quais foram recentemente proibidas no contexto brasileiro: a resolução da Agência Nacional de Mineração (ANM) nº13 de 2019 exige o descomissionamento de barragens desse tipo e a resolução nº 85/2021 da ANM estabelece regras para o reaproveitamento dos rejeitos de mineração. Esse cenário impeliu as companhias mineradoras brasileiras à busca por alternativas para disposição final e/ou reaproveitamento dos rejeitos. Dentre essas possibilidades destaca-se a disposição em pilhas; isto é, em estruturas formadas a partir da compactação mecânica de rejeitos filtrados em uma condição não saturada. Assim, o presente trabalho avaliou a estabilização de uma mistura de rejeito de minério de ferro (20% de rejeitos ultrafinos e 80% de rejeitos granulares) com a adição de 6% de um aglomerante pozolânico (50% de metacaulim e 50% de cal hidratada calcítica) sob distintas características de compactação em diferentes tempos de cura. Estudou-se a influência de 5 (cinco) teores de umidade (8, 10, 12, 14 e 16%), 2 (dois) pesos específicos aparente seco (19 e 20 kN/m³) e 4 (quatro) tempos de cura (7, 14, 28 e 90 dias) na resistência a compressão simples (RCS) e no módulo de cisalhamento inicial (G0) das misturas estabilizadas considerando-se um planejamento fatorial completo. Adicionalmente, foram realizados ensaios de compressão triaxial em amostras representativas para avaliar com maior profundidade a influência do teor de umidade na resposta mecânica do material. De maneira geral, todas as variáveis estudadas impactaram de maneira semelhante RCS e G0, com destaque para a densidade e para o tempo de cura com ganhos de resistência ao longo do tempo de 1084% na densidade de compactação de 19 kN/m³ e 870% na de 20 kN/m³ entre 7 e 90 dias de cura. O teor de umidade, embora significativo, teve menor influência na resposta mecânica, incluindo os ensaios de compressão triaxial. Assim, mostrou-se que a adição de um aglomerante pozolânico é eficaz em promover a melhoria nas propriedades mecânicas do rejeito avaliado e confere certa resiliência, como demonstrado pela baixa influência do teor de umidade nas propriedades mecânicas avaliadas. Variar a umidade de 8% a 15% (e manter o grau de compactação) não afetou substancialmente a resposta mecânica das misturas cimentadas em relação a G0, RCS e qmáx. Isso é essencial para condições de campo, onde o controle de umidade, antes e durante a compactação, é um processo complexo para conceber adequadamente uma pilha de rejeitos. Dessa forma, é uma alternativa viável para utilização prática em pilhas, já que as características de compactação são determinantes para o desempenho adequado dessas estruturas.