Estudo do efeito da energia de compactação no comportamento mecânico de rejeitos de Mineração de cobre - cimento Portland

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Wayhs, Carlos Alberto Simões Pires
• 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 cobre; Cimento portland; Estabilização do solo; Comportamento mecânico
• Palavras-chave em Inglês: Mining; Copper ore tailings; Portland cement; Porosity; Stabilized tailings piles
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/289581

Os dois incidentes envolvendo a ruptura de barragens contendo rejeitos de mineração nos anos de 2015 e 2019, com consequentes impactos socioambientais expressivos, motivaram as autoridades brasileiras a modificar a legislação vigente. Assim, está vedada a construção de novas barragens de rejeitos com alteamento a montante, e há a exigência de fechamento, através do descomissionamento seguido da descaracterização, das já existentes. Esse cenário estimula as empresas do setor à busca por alternativas para disposição dos rejeitos de mineração, sendo a disposição em pilhas uma opção viável. Nessas, o rejeito filtrado é compactado seguindo condições pré-definidas em termos de grau de compactação e umidade, o que confere a essas estruturas um grau de previsibilidade e, portanto, de segurança, superior em relação à tradicional disposição hidráulica em estruturas com alteamento a montante. Eventualmente, pode-se adicionar algum agente cimentante ao rejeito filtrado antes da compactação visando a melhoria nas suas características mecânicas (e.g., resistência, rigidez e durabilidade). Nesse sentido, a presente pesquisa analisa o comportamento mecânico de misturas de rejeito de minério de cobre (RMC) com cimento Portland de alta resistência inicial (CP V-ARI), considerando três condições de compactação e RMC provenientes de dois locais distintos com relação ao ponto de descarga na bacia. Para isso, realizou-se a caracterização geotécnica dos materiais, seguido de um programa experimental que envolvia a execução de ensaios para medição da rigidez inicial, resistência à compressão não confinada, resposta tensão-deformação na compressão triaxial (confinamento de 0,3, 4 e 12 MPa) e das características de lixiviação de algumas misturas. Dessa forma, avaliou-se o efeito do teor de cimento (1, 3 e 5%) e da energia de compactação (modificada, normal e baixa), para os dois RMC aos 7 dias de cura. De maneira geral, os resultados indicaram os efeitos expressivos da energia de compactação e do teor de cimento na rigidez, resistência e resposta tensão-deformação das misturas estudadas e a influência inexpressiva do tipo de RMC na resposta mecânica. Os dois primeiros aspectos foram devidamente capturados por relações do tipo potência em correlações com o índice porosidade/teor volumétrico de cimento. Ademais, há indicativo de que o RMC possa ser transicional, denotando a possível influência das características de compactação na localização dos pontos que definem o estado crítico no plano volumétrico. Na avaliação ambiental, o RMC P300 foi classificado como resíduo não perigoso inerte classe II B e o RMC P1500 como resíduo não perigoso não inerte classe II A. Em suma, o presente estudo contém resultados úteis à prática do empilhamento de rejeitos filtrados ao indicar a influência de aspectos-chave no desempenho de misturas de RMC com cimento Portland.