Estudo geotécnico de uma pilha experimental de misturas compactadas de rejeito de minério de ferro filtrado : cimento Portland

Abstract

O setor da mineração é essencial para a economia global, pois gera riquezas e diversos postos de trabalho. No Brasil, em 2021, a indústria extrativa mineral foi responsável por cerca de 28,5% das exportações (COMEX STAT, 2022.). Porém, esse seguimento gera grandes quantidades de rejeitos, dispostos comumente em barragens. Recentemente, acidentes ocorridos nesse tipo de estrutura colocou em foco a segurança dessa técnica, levando à procura por métodos mais seguros de disposição dos rejeitos. Entre as soluções, está a pilha de rejeito filtrado, a qual pode ser potencializada através da aglomeração do rejeito com um material cimentante. Porém, ainda há desafios quanto ao método, particularmente para estruturas de grande escala, localizadas em ambientes de clima tropical. Assim, esta tese avaliou o comportamento mecânico de um rejeito de minério de ferro filtrado melhorado com a adição de cimento Portland de alta resistência inicial (CPV-ARI) comparando amostras moldadas em laboratório e compactadas em campo. Para as amostras de laboratório, utilizaram-se teores de cimento de 1,5%, 2,5%, 3,5% e 4,5% e pesos específicos aparente seco de 19,6 kN/m³ e 20,07 kN/m³. Já para as condições de campo, um único teor de cimento igual a 2,5% foi utilizado em diferentes condições de compactação. A partir dos resultados dos ensaios de resistência e rigidez, foi possível traçar curvas de dosagem para se obter valores teóricos de resistência e rigidez, utilizados na avaliação do desempenho observado em campo, através das relações de valores teóricos/valores medidos. O estudo demonstrou que as melhores relações de RCS, RTCD e G0 foram observados para as amostras compactadas mais próximo da umidade ótima. Além disso, a partir de ensaios realizados em campo e amostras indeformadas, foi possível identificar como a umidade e técnica de vibração afetam os valores de grau de compactação alcançados em campo. Os resultados das análises mostraram-se satisfatórios, tendo em vista as relações RCS, RTCD e G0 que alcançaram valores médios ajustados, através de tratamento estatístico, igual a 0,74, 0,97 e 1,34, respectivamente, sendo possível afirmar que o método pode ser aplicado em campo, garantindo-se um controle tecnológico rígido, e um melhor ajuste do método de mistura, resultando em uma maior homogeneidade do material.

The mining sector is essential for the global economy, as it generates wealth and many jobs. In Brazil, in 2021, the mineral extraction industry was responsible for about 28.5% of exports (COMEX STAT, 2022.). However, this follow-up generates large uses of tailings, commonly prescribed in dams. Recently, accidents in this type of structure have focused on the safety of this technique, leading to the search for safer methods of disposal of tailings. Among the solutions is the pile of filtered waste, which can be enhanced by agglomerating the waste with a cementing material. However, there are still challenges regarding the method, particularly for large-scale structures located in tropical climate environments. Thus, this thesis evaluates the mechanical behavior of a filtered iron ore tailings improved with the addition of high initial strength Portland cement (CPV-ARI) comparing samples molded in the laboratory and compacted in the field. For laboratory samples, cement contents of 1.5%, 2.5%, 3.5% and 4.5% and dry apparent specific weights of 19.6 kN/m³ and 20.07 kN/ m³. As for the field conditions, a single cement content equal to 2.5% was used in different compaction conditions. Based on the results of resistance and resistance tests, it was possible to trace dosage curves to obtain theoretical values of resistance and resistance, used in evaluating the performance observed in the field, through the theoretical/measured values ratios. The study demonstrated that the best RCS, RTCD and G0 ratios were observed for the Compacted Exposures closer to the optimum humidity. In addition, from tests carried out in the field and undisturbed samples, it was possible to identify how the humidity and vibration technique experienced the compaction degree values achieved in the field. The results of the analyzes were forced, in view of the RCS, RTCD and G0 ratios that reached adjusted mean values, through statistical treatment, equal to 0.74, 0.97 and 1.34 , respectively, making it possible to state that the method can be applied in the field, guaranteeing a rigid technological control, and a better adjustment of the mixing method, generated in a greater homogeneity of the material.