POSGEO - Mestrado (Dissertações)
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Item Análise do comportamento geotécnico de aterro experimental executado sobre um depósito de rejeitos finos.(2016) Ferreira, Daiane Souza; Gomes, Romero César; Silva Filho, Jorge Felippe da; Maia, Karla Cristina Araújo PimentelA implantação de estruturas sobre depósitos de rejeitos de mineração constitui uma prática comum em empreendimentos de mineração, particularmente no caso de barragens alteadas para montante. Neste sentido, torna-se imperativo o estudo do comportamento geotécnico dos rejeitos como material de construção e de fundação de tais estruturas, com ênfase na magnitude dos deslocamentos, poropressões induzidas e suscetibilidade ao fenômeno da liquefação. O presente trabalho apresenta e discute os resultados da implantação de um aterro experimental, construído com rejeitos granulares, sobre o depósito de rejeitos finos da região da Baia 3 da Barragem de Germano da Samarco Mineração S.A. O aterro, com 6,0 m de altura e berma de equilíbrio, possui 30 m de largura (base) e 33 m de comprimento, taludes de 3H:2V e foi instrumentado com perfilômetro, placas de recalque, piezômetros elétricos de corda vibrante, inclinômetros e medidor de nível d’água. Além da instrumentação, ensaios de laboratório e de campo foram executados para a caracterização dos materiais estudados e determinação dos parâmetros de resistência e compressibilidade dos mesmos. Os estudos realizados incluíram a caracterização e a definição estratigráfica do depósito dos rejeitos finos, a determinação dos parâmetros geotécnicos dos materiais de construção, as análises numéricas da estabilidade e do comportamento tensão-deformação do aterro construído e os potenciais gatilhos de liquefação dos rejeitos suscetíveis ao fenômeno. Os resultados das simulações numéricas foram correlacionados aos registros da instrumentação de campo, mostrando uma boa concordância de valores e atestando a estabilidade da estrutura, bem como a não mobilização de gatilhos de liquefação estática para o sistema aterro – depósito de rejeitos investigado.Item Utilização de rejeito de barragem de minério de ferro como matéria prima para infraestrutura rodoviária.(2013) Bastos, Lucas Augusto de Castro; Peixoto, Ricardo André Fiorotti; Fernandes, Gilberto; Padula, Flávio Renato de GóesO aumento na geração de resíduos sólidos das atividades minerárias tem motivado reflexões a respeito da sustentabilidade frente aos graves problemas urbanos e ambientais; bem como a um gerenciamento oneroso e complexo destes rejeitos. As idéias relacionadas a conservação do meio ambiente e a exploração responsável de recursos naturais têm levado grandes empresas a investir em pesquisa e desenvolvimento no sentido de encontrar maneiras sustentáveis e econômicas de reaproveitar os resíduos gerados pelas atividades produtivas de suas plantas industriais. O presente trabalho teve como finalidade verificar a aplicabilidade do rejeito de minério de ferro estabilizado granulométrica e quimicamente buscando materiais alternativos quais pudessem contribuir de forma efetiva para a construção de obras de infraestrutura de pavimentação e que contribuíssem também com a redução dos impactos ambientais causados pelas atividades mineradoras. A metodologia proposta consistiu-seda caracterização do rejeito de minério de ferro a partir das análises de granulometria conjunta, limites de Atterberg, massa específica, compactação, CBR, expansão, resistência à compressão simples, absorção, durabilidade; análises químicas de Difração de Raios-X e análises ambientais. A partir das análises procedidas, verificou-se a necessidade de estabilização do rejeito. Para estabilização química do rejeito foram utilizados como ligantes; cimento, cal e escória de aciaria, dosados segundo misturas de rejeito-cimento, rejeito-cal e rejeito-escória nos teores de 1%, 2%, 5% e 10%. Para a estabilização granulométrica, desenvolveram-se dosagens em que determinaram-se misturas com escória nos teores de 30%, 50% e 70%, como mais indicados. O planejamento experimental das misturas estabilizadas foi composto pelos ensaios de compactação, CBR, expansão, resistência à compressão, absorção e durabilidade. Para análise dos resultados foi adotado um comparativo entre os valores do rejeito “in natura” e as misturas estabilizadas química e granulometricamente. Os resultados obtidos mostraram que o rejeito de minério de ferro apresenta potencial para ser empregado como material de infraestrutura rodoviária seja por meio de estabilização granulométrica ou pela estabilização química.Item Co-disposição e disposição compartilhada de rejeitos e estéreis em cava exaurida.(2014) Silva, Raika Katiuscia Alves; Gomes, Romero CésarA mineração, qualquer que seja o método de lavra e beneficiamento, gera modificações ambientais através das mudanças do relevo local em função das grandes escavações, da supressão vegetal, de eventuais assoreamentos de mananciais ao longo do tempo, ou até de forma instantânea por eventos de rupturas das estruturas de disposição de seus resíduos (rejeitos e materiais estéreis). Com muita frequência os materiais estéreis e os rejeitos de mineração são dispostos individualmente em pilhas e barragens de rejeito, respectivamente, ambas localizadas em áreas virgens, no entorno das minas. Dentro deste contexto, o presente trabalho pretende contribuir para o estudo de disposição conjunta (co-disposição e disposição compartilhada) desses materiais em área exaurida de cava ainda em operação. Para tal, esta dissertação foi desenvolvida com base em um estudo de caso da Mina Capim I, localizada na cidade de Ipixuna do Pará, estado do Pará, de propriedade da Pará Pigmentos SA, tratando-se, portanto de um caso real de projeto. Para o desenvolvimento do projeto de disposição integrada foram utilizados ensaios de laboratório sobre amostras de rejeitos isoladas e misturadas e sobre amostras de materiais estéreis, de acordo com as Formações geológicas presentes. Foram realizadas análises de percolação (método de elementos finitos) e de estabilidade (método de equilíbrio limite), ambas através do programa Slide da Rocscience Inc., e por fim, análise de liquefação dos rejeitos. No corpo do trabalho encontra-se a bibliografia que foi consultada, juntamente com as principais vantagens e desvantagens dos métodos encontrados sobre o assunto. A dissertação, através do tipo de solução proposta busca, entre outras razões econômicas e financeiras, minimizar o uso de áreas virgens, diminuindo com isso o impacto ambiental da mineração. Adicionalmente, tem-se a recuperação topográfica e ambiental da área degradada, antecipando as operações necessárias ao fechamento da mina. As análises obtidas no trabalho demonstraram que é possível viabilizar a técnica de disposição conjunta entre materiais de características geotécnicas diferentes.Item Proposição de uma nova sistemática de disposição dos rejeitos magnéticos provenientes do beneficiamento da rocha fosfática na Mina Chapadão, Catalão, GO.(2014) Nicoli, Thales Avelar; Gomes, Romero CésarNo processo de beneficiamento da rocha fosfática do Complexo Alcalino Catalão I, são gerados três tipos de rejeitos: lamas, rejeitos de flotação e rejeitos magnéticos, os quais são dispostos separadamente em uma barragem denominada Barragem do Buraco. Para o desenvolvimento desta dissertação, os rejeitos magnéticos foram escolhidos por conta dos problemas operacionais que vêm ocorrendo atualmente na disposição deste após mais de 30 anos de operação da Mina Chapadão, além de ser um material que contém um alto teor de ferro, podendo ser comercializado no futuro. Neste trabalho foram estudados os parâmetros geotécnicos dos rejeitos magnéticos fazendo uma correlação entre ensaios de campo e laboratoriais, que compuseram a base de dados para o estudo de estabilidade de uma pilha de magnetita, projetada para atender ao Life of Mine (LOM) da Mina.Item Metodologia de estabilização química de coproduto siderúrgico para uso em lastro de ferrovias.(2013) Silva, André Otávio Moreira e; Fernandes, GilbertoA escória de aciaria é um coproduto produzido no processo de fabricação do aço, resultante da agregação de elementos importantes para o processo de geração, que, no entanto, não trazem benefícios para sua aplicação nas mais diversas finalidades quando presentes em quantidades elevadas na composição deste material. Por ser constituída de óxidos como CaO e MgO, o coproduto tem como característica a expansibilidade em função da reação química destes elementos na presença de água. Este fenômeno, observado inúmeras vezes no decorrer do seu tempo de aplicação, vem a limitar o seu uso, razão pela qual são realizadas pesquisas para desenvolvimento de uma metodologia de cura da escória de aciaria no intuito de se controlar o efeito da expansão. O presente trabalho contou com a elaboração, aplicação e avaliação de uma metodologia para a cura do coproduto recém vazado gerado por um conversor LD. Foram avaliados os efeitos gerados pela aplicação desta metodologia quanto às características físicas e mecânicas, resistividade e condutividade elétrica, além do acompanhamento das alterações químicas e mineralógicas ocorridas durante todo o período de aplicação do sistema proposto. Tais avaliações atestaram a eficácia da metodologia definida, que atuou de maneira a estabilizar quimicamente a escória de aciaria, eliminando os inconvenientes ocorridos até então em sua utilização, como a quebra excessiva dos grãos, o que diminui a vida útil lastro, além da queda do desempenho operacional, uma vez que, em decorrência de sua condutividade elétrica, principalmente em períodos chuvosos, é gerada uma falsa ocupação no circuito de bloqueio de linha, levando o Centro de Tráfego Centralizado (CTC) a realizar interrupções e acionar a manutenção de linha. Tornar o coproduto apto à utilização torna menor a demanda por exploração de jazidas naturais, fazendo com que um material que inicialmente seria disposto no ambiente gerando um passivo ambiental seja destinado a um fim nobre por meio da reutilização. Desta forma, o presente trabalho de pesquisa, por meio dos estudos para elaboração da metodologia de cura, sua aplicação, monitoramento periódico e ensaios realizados, credenciou o uso da escória de aciaria como lastro para ferrovias. Sua aplicação trás consigo benefícios econômicos e auxiliam as entidades responsáveis por sua geração e tratamento, a se tornarem referência no que concerne a sustentabilidade e consciência socioambiental.Item Desenvolvimento de equipamento de laboratório para o estudo de fenômenos eletrocinéticos no processo de adensamento de resíduos de mineração.(2011) Ferreira, Lucas Deleon; Gomes, Romero CésarUm dos maiores desafios enfrentados pelas empresas de mineração é o desenvolvimento harmonioso entre suas atividades de exploração e a preservação ambiental. A crescente mobilização em torno da ideia de sustentabilidade e proteção ambiental tem motivado o desenvolvimento de legislações mais severas e uma maior pressão popular em torno deste assunto. Assim, as empresas se mostram cada vez mais preocupadas com a disposição de seus resíduos, sendo obrigadas a adotar posturas ambientalmente mais adequadas, reduzindo a produção de resíduos e proporcionando o descarte adequado destes. A presente pesquisa foi desenvolvida no intuito de aprimorar o conhecimento de novas técnicas de disposição dos rejeitos de mineração, através da utilização de fenômenos eletrocinéticos. Tais fenômenos são utilizados visando a otimização do processo de adensamento de solos e resíduos industriais, tais como os rejeitos de mineração. O processo de adensamento eletrocinético ou eletrosmótico se baseia na aplicação de uma diferença de potencial elétrico no interior de uma massa de solo, como consequência há o aparecimento de um fluxo de água induzido pelo campo elétrico no interior do solo. Os mecanismos de transporte envolvidos neste processo são conhecidos como eletrosmose e eletromigração (migração de íons). Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um equipamento de laboratório, denominado célula eletrocinética, que possibilitará o aperfeiçoamento da técnica de adensamento eletrocinético em resíduos de mineração e em solos argilosos, bem como o estudo desta técnica no processo de descontaminação de solos. O programa de ensaios realizados na célula eletrocinética adotado como procedimento de validação da mesma, também é apresentado neste trabalho. Os ensaios de laboratório foram realizados utilizando-se um resíduo industrial proveniente da Mineração de Bauxita de Paragominas (MBP), em Paragominas-PA. Este resíduo denominado rejeito é subproduto do processo de beneficiamento do minério de bauxita, feito pela MBP. Trata-se de um resíduo de granulometria muito fina, e que apresentava um percentual inicial de sólidos da ordem de 31%. Ao final dos ensaios alcançou-se um percentual de sólidos médio da ordem de 60%, demandando para isso um tempo médio de 12 horas. Efetivando assim a validação do equipamento, e apresentando resultados promissores desta técnica de adensamento.Item Modelação física da disposição de rejeitos de bauxita por meio de diques-testes.(Programa de Pós-Graduação em Geotecnia. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2012) Pedrosa, Giovani José; Gomes, Romero CésarProjetos de disposição de resíduos de mineração devem ser elaborados dentro das exigências legais de proteção do meio ambiente, sendo necessário, conhecer as características dos rejeitos gerados e qual a melhor maneira de disposição ressaltando-se sempre as variáveis ambientais envolvidas. Na metodologia de disposição por ressecamento, geralmente utilizada para disposição de materiais finos – as chamadas ‘lamas de mineração’ - os rejeitos são lançados em camadas de espessura reduzida e expostos à ação direta das condições climáticas locais e da drenagem, ocorrendo, então, uma grande contração volumétrica dos produtos finais estocados pela retirada da água por drenagem e por evaporação. O objetivo desta dissertação é a realização do estudo do comportamento geotécnico dos rejeitos de bauxita gerados pela Mineração Paragominas (MPSA), utilizando-se de uma área teste para realização dos estudos em campo. Para a concretização deste estudo, construiu-se uma área teste composta por 4 diques onde depositou-se camadas de rejeito sob a forma de lama, utilizando espigotes e spray-bars. Esta área foi instrumentada e monitorada durante a ocorrência dos processos de sedimentação e adensamento e, principalmente, durante a fase de ressecamento. Foi analisada a correlação entre espessuras de camadas lançadas e evolução das taxas de secagem com base nas variáveis ambientais locais, bem como o processo de formação de praia com base na variação da espessura de rejeito lançado. Foi realizada também uma ampla campanha de ensaios de caracterização tecnológica destes rejeitos em laboratório, incluindo ensaios geotécnicos (como ensaios de caracterização geotécnica e ensaios especiais tais como ensaios HCT com bomba de fluxo) e também ensaios não geotécnicos como, por exemplo, ensaios de composição mineralógica e química dos resíduos. Com base nos resultados laboratoriais e de campo obtidos neste trabalho, conclui-se que a técnica de disposição de rejeitos adotada pela MPSA depende de uma conjugação criteriosa dos mecanismos de escoamento superficial da lâmina d’água sobrenadante, da evaporação superficial e da drenagem de base, sendo que as taxas de evaporação locais não são afetadas substancialmente pelas variáveis ambientais; a condição de escoamento superficial ocorre livremente nos lançamentos iniciais de rejeitos por espigotamento, mas o processo é bastante comprometido nas fases subsequentes pela tendência de formação de praias irregulares, erosão superficial do depósito e formação de bolsões de águas acumuladas.Item Desenvolvimento de equipamento para realização de ensaios HCT com o uso da bomba de fluxo.(Programa de Pós-Graduação em Geotecnia. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2010) Cançado, Naim Lopes; Gomes, Romero CésarEm geral, os rejeitos são dispostos sob a forma de polpa, principalmente porque esta condição do resíduo constitui o subproduto natural das atividades de concentração dos minérios, sempre associadas a grandes demandas de água. A disposição final dos rejeitos em polpa ocorre pelas técnicas de aterro hidráulico, em grandes reservatórios de barragens de contenção. No caso de rejeitos mais granulares, o modelo deposicional pode ser interpretado à luz das teorias clássicas do adensamento sob deformações infinitesimais, com base em resultados de ensaios convencionais de laboratório e/ou de campo. Em se tratando de rejeitos finos, porém, a previsão do comportamento dos resíduos e a formulação de um modelo deposicional consistente não podem ser enquadrados nas sistemáticas usuais, exigindo teorias de adensamento a grandes deformações e implantação de equipamentos específicos para avaliação das relações constitutivas índices de vazios x tensões efetivas e índices de vazios x permeabilidades dos materiais depositados. Este trabalho teve por objetivo principal a otimização dos equipamentos para determinação das relações constitutivas de rejeitos finos por meio de ensaios HCT (Hidraulic Consolidation Test) com a utilização da bomba de fluxo. Aos equipamentos já existentes no laboratório de geotecnia da UFOP foram implementados dispositivos de instrumentação digital para aquisição de dados e montagem de um novo painel de controle, posicionando todos os dispositivos de controle agregados ao painel, de forma a se obter uma definição objetiva dos circuitos de fluxo, incluindo-se a calibração dos instrumentos de medição, bem como a elaboração de um novo programa para a aquisição de dados. Ensaios realizados com um rejeito de bauxita serviram de validação do novo equipamento desenvolvido e designado como HCT-M da UFOP.Item Aspectos geotécnicos e econômicos da recuperação ambiental de áreas degradadas por antigas pilhas de rejeitos : um estudo de caso.(Programa de Pós-Graduação em Geotecnia. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2010) Vieira, Karippe Gerçossimo; Lima, Hernani Mota deA disposição dos resíduos da mineração pode ser realizada pela formação de pilhas (comumente para estéril) ou através da contenção em diques e barragens (para o caso dos rejeitos). Pilhas de estéril e barragens de rejeito devem ser construídas dentro dos critérios geotécnicos e constantemente monitoradas conforme definido pelas normas – NBR 13028 e 13029, respectivamente (ABNT 2006 a e b). No entanto, é comum a existência de tais estruturas construídas em desacordo com as normas vigentes atualmente, gerando impactos no meio ambiente. Este é o caso da empresa Emicon Mineração e Terraplanagem Ltda. que atuava na Serra Azul e dispunha seus rejeitos (finos de minério) em encostas sem nenhum tipo de contenção, formando pilhas de mais de 40m de altura e ocasionando o assoreamento dos córregos Quéias e Pica-Pau. Estas estruturas foram consideradas passivos ambientais durante muito tempo uma vez que a empresa não dispunha de processo capaz de aproveitar tais materiais. A utilização de um processo de beneficiamento mais complexo possibilitou o aproveitamento dos finos, antes considerados resíduos. No presente trabalho será abordada a recuperação do terreno remanescente à pilha de rejeitos (pilha de finos) 2 através da proposição de uma geometria final, da drenagem superficial e da revegetação, tornando-o estável fisicamente. Será abordada também a hipótese de que o passivo representado pelas pilhas de finos pode se tornar um ativo para a empresa. Para a confirmação da hipótese foi necessário quantificar as medidas de recuperação mencionadas anteriormente, pois assim, é possível conhecer o quanto será gasto pela empresa para recuperar a pilha 2. Desta forma, ao conhecer o quanto a empresa ganhará com o reprocessamento dos finos e o quanto ela irá gastar para reprocessá-los e recuperar a área remanescente às pilhas, comprovamos ou não a hipótese das pilhas se tornarem um ativo. A partir dos estudos realizados, pode-se concluir que as pilhas de finos são um ativo para a empresa e que as atividades de mineração quando planejadas adequadamente geram menor impacto ambiental. Com a tecnologia adequada e os investimentos necessários é possível maximizar o aproveitamento das reservas gerando menos resíduos e consequentemente menor degradação.