Modelagem numérica de ensaios triaxiais com rejeito de mineração de ferro melhorado com cimento

Abstract

Um dos desafios da indústria da mineração consiste na disposição adequada dos rejeitos gerados durante a etapa de beneficiamento. Os rejeitos de mineração são materiais que apresentam elevada diversidade de comportamento, decorrente da variabilidade natural das rochas e dos processos de extração, beneficiamento e armazenamento. Tal diversidade se traduz em elevação dos riscos. Uma das alternativas disponíveis para redução destes riscos consiste na estabilização com cimento. Portanto, deve-se estudar misturas rejeito-cimento a fim de se compreender o comportamento deste material. O presente trabalho tem por objetivo simular um ensaio triaxial consolidado isotropicamente drenado (CID) em misturas rejeito-cimento Portland e validar análises numéricas realizadas. E também busca validar um método para a estimativa dos parâmetros de resistência de Mohr-Coulomb. Foram realizados ensaios triaxiais com diferentes trajetórias de tensões, ensaios de resistência à compressão simples, ensaios de resistência à tração por compressão diametral e ensaios de adensamento unidimensional. Após a análise dos resultados, as análises numéricas foram validadas e a estimativa dos parâmetros de resistência (ângulo de atrito e intercepto coesivo) apresentou resultados próximos dos obtidos através dos ensaios realizados.

One of the challenges of the mining industry is the disposal of the tailings generated during the processing stage. Mining tailings are materials that present a high behavior diversity, resulting from the natural variability of the rocks and the storage process. Such diversity translates into increased risk. One of the available alternatives to reduce these risks is stabilization with cement. Therefore, tailing-cement mixtures must be studied to understand the behavior of this material. This article aims to simulate an isotropically drained consolidated triaxial test (CID) in tailings-cement mixtures and to validate the developed models. It also seeks to validate a method for estimating the Mohr-Coulomb strength parameters. Triaxial tests with different stress trajectories, simple compressive strength tests, tensile strength tests by diametrical compression, and one-dimensional compaction tests were carried out. After analyzing the results, the numerical analyzes were validated, and the estimation of the resistance parameters (friction angle and cohesive intercept) presented results close to those obtained through the tests performed.