EM - Escola de Minas

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A Escola de Minas de Ouro Preto foi fundada pelo cientista Claude Henri Gorceix e inaugurada em 12 de outubro de 1876.

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Assunto: search.filters.subject.Rejeitos - metalurgia

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    Análise geotécnica da erodibilidade do rejeito proveniente do rompimento da barragem de Fundão : um estudo de caso na Bacia do Rio Gualaxo do Norte.
    (2023) Baudson, Diogo Reis Stavaux; Ferreira, Lucas Deleon; Ferreira, Lucas Deleon; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Couto, Bruno de Oliveira Costa
    O rompimento da barragem de Fundão foi responsável pela geração de inúmeros impactos ambientais. A bacia do Rio Gualaxo do Norte foi umas das áreas mais afetadas pela tragédia, onde a deposição do rejeito provocou um agravamento dos processos erosivos, sobretudo nos períodos chuvosos, em que os mecanismos de erosão hídrica se intensificam. Apesar de muitas medidas terem sido tomadas, em diversas localidades da bacia o rejeito ainda se encontra presente. Este trabalho teve como objetivo principal investigar a erodibilidade do rejeito, comparando-o com duas classes de solo e utilizando metodologias indiretas sob a perspectiva da engenharia geotécnica. A campanha experimental contemplou ensaios de caracterização física, química, mineralógica e da metodologia MCT. Também foram realizados ensaios de sucção, adensamento e cisalhamento direto em amostras indeformadas de rejeito. Paralelamente aos estudos de erodibilidade, foram realizados ensaios para comparar os principais parâmetros geotécnicos, químicos e mineralógicos de amostras de solo coletadas em áreas diretamente impactadas e não impactadas pela lama. Os resultados de caracterização física confirmaram a menor resistência do rejeito, representada pelos elevados teores de silte (48%) e areia fina (32%), baixa plasticidade, elevado peso específico natural (1,93 g/cm3 ) e de partículas (2,95 g/cm3 ), baixa porosidade (36%) e a menor condutividade hidráulica. Os ensaios químicos e mineralógicos identificaram baixo teor de matéria orgânica e a presença de óxidos e hidróxidos de Fe e Al, enquanto os solos apresentaram mineralogia variável. A metodologia MCT mostrou ser coerente com as características das amostras e de boa aplicação para materiais como o rejeito. Os ensaios de adensamento indicaram uma baixa compressibilidade e comportamento colapsível para as tensões de 25, 50 e 100 kPa. A perda de resistência ao cisalhamento devido à inundação foi significativa, cerca de 15 vezes menor que na condição seca. Quanto aos solos coletados nas áreas impactadas e não impactadas, a caracterização geotécnica mostrou que o solo impactado apresentou o dobro da fração argila e uma pequena redução da porosidade e do índice de vazios. Os ensaios de FRX apresentaram um aumento expressivo de Fe2O3 (88%), enquanto os ensaios de DRX foram inconclusivos, não permitindo afirmar que a deposição da lama teve influência direta na mineralogia do solo impactado. Através das análises foi possível constatar que o rejeito apresenta elevada predisposição à erosão hídrica, contribuindo significativamente com os processos erosivos e favorecendo a degradação ambiental na bacia.
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    Avaliação da interdependência entre as variáveis da filtragem de rejeito de minério de ferro em filtro prensa diafragma.
    (2022) Silva, Paloma Eduarda Amatti Ferreira da; Rodrigues, Otávia Martins Silva; Rodrigues, Otávia Martins Silva; Pereira, Carlos Alberto; Russo, Mário Luís Cabello
    O uso da técnica de filtragem para rejeitos de minério de ferro, visando a disposição a seco, é recente. Essa operação tem se tornado uma alternativa viável diante dos graves acidentes relacionados a rompimentos de barragens no Brasil, especialmente em 2015 e 2019. O uso de filtro prensa tem mostrado grande potencial, especialmente para rejeitos classificados como lama. A tecnologia do filtro prensa diafragma vem se destacando, pois o sistema de diafragma resulta em menor tempo de ciclo e maior volume de filtrado, progressivamente, retirado da torta. Entretanto, o entendimento da influência das variáveis, na operação do filtro prensa diafragma, e sua aplicação industrial ainda é limitado. Este trabalho mostra a influência de características operacionais e de características químicas e físicas do rejeito na umidade da torta e na produtividade da operação. Para entender as influências das variáveis citadas utilizaram- se métodos estatísticos multivariados. As condições operacionais para os testes do filtro prensa diafragma industrial foram: pressão inicial de alimentação, pressão final de alimentação, tempo de prensagem, vazão final de alimentação e percentual de sólidos. A interdependência entre as variáveis foi avaliada através da análise das componentes principais. A principal conclusão deste trabalho é que o tempo de prensagem por diafragma, é o fator de controle determinante que permite minimizar os efeitos das variações das características químicas e físicas dos rejeitos para obter a umidade da torta dentro do padrão desejado. A técnica de regressão logística foi utilizada para gerar uma função de predição capaz de determinar a produtividade de filtragem. O modelo apresentou 73% de acurácia. As variáveis significativas para o modelo foram pressão de alimentação inicial, tempo de ciclo e percentual de sólidos. Para a predição da umidade, as correlações das variáveis independentes e dependentes não foram significativas suficientes para aplicação a previsibilidade devido restrições da umidade para operação industrial. A necessidade de obedecer ao padrão de umidade da torta não permitiu que os valores apresentassem variabilidade suficiente para obter uma equação de predição, através da técnica de regressão logística.
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    Matrizes cimentícias com adição de rejeito sílico-aluminoso em situação de incêndio.
    (2021) Figueiredo, Aline Santana; Peixoto, Ricardo André Fiorotti; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Peixoto, Ricardo André Fiorotti; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Carvalho, José Maria Franco de; Mendes, Júlia Castro
    O rejeito proveniente da mineração de areia é um material fino, gerado em grande quantidade e ainda pouco estudado, denominado goma de areia (GA). A GA representa ônus ao processo de extração de areia devido aos impactos ambientais, sociais e econômicos associados à sua geração, incluindo as grandes extensões de área necessárias para sua disposição e potencial contaminação do solo e dos cursos d’água próximos. Até o presente momento, não foram encontrados na literatura estudos referentes à caracterização e aplicação desse material para a finalidade descrita ou a outras que visem a melhoria do desempenho das matrizes de cimento Portland. Portanto, foi proposta a avaliação de suas características físicas, químicas e mineralógicas e seu emprego como material cimentício suplementar (SCM) em matrizes cimentícias sujeitas à condição de incêndio, contribuindo para a reinserção desse rejeito na cadeia produtiva, redução no consumo de ligante e a consequente redução da emissão de CO2 relacionada à produção de cimento Portland, bem como a diminuição do consumo de recursos naturais não renováveis e redução dos reservatórios destinados à disposição desse rejeito. Buscando parametrização para as propriedades da GA, foram caracterizados outros dois materiais, rejeito de quartzito (QT) e metacaulim (MC). O QT é um material proveniente do corte e polimento de peças ornamentais e predominantemente composto por quartzo (SiO2), que corresponde à fase mineralógica da sílica presente na GA. O MC é um produto comercial com teor significativo de caulinita [Al2Si2O5(OH)4] e predominantemente amorfo, comumente utilizado como pozolana em matrizes cimentícias. Os materiais foram caracterizados física, química e mineralogicamente e foi realizada a moldagem de corpos de prova cilíndricos (ø50 x 100 mm) de concreto contendo teores de 2% a 16% de cada SCM em relação ao volume de cimento. Após a cura, foram procedidas as caracterizações física e mecânica das matrizes aos 28 dias e os corpos de prova foram submetidos a ciclos de queima em forno a gás sob temperaturas máximas de 400oC, 600oC, 800oC e 1100oC, sendo realizada sua caracterização física e mecânica após o resfriamento natural. Os resultados obtidos indicaram a viabilidade técnica da incorporação de GA aos concretos, apresentando maior resistência mecânica e melhores propriedades físicas do que a referência em todos os teores de adição estudados, com máximo desempenho registrado para o teor de 8% de adição. Após a simulação de incêndio, todas as amostras com adição de SCMs apresentaram desempenho melhor do que a referência, tendo também o concreto com 8% de GA alcançado um melhor desempenho geral quanto à resistência mecânica e às propriedades físicas residuais. Tais resultados indicaram que a adição de GA às matrizes cimentícias possibilita o aumento da resistência a altas temperaturas.
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    Avaliação da susceptibilidade à liquefação de um rejeito silto-arenoso com base em ensaio CPTu.
    (2021) Santos Junior, Mauro Pio dos; Gomes, Romero César; Gomes, Romero César; Ribeiro, Saulo Gutemberg Silva; Delgado, Bruno Guimarães
    O fenômeno da liquefação estática, objeto de estudo deste trabalho, ocorre em solos saturados ou com alto grau de saturação que apresentam perda de resistência durante o cisalhamento não drenado, sendo comum em areais e siltes muito fofos, bem como argilas sensíveis. No contexto da mineração brasileira, o estudo da liquefação estática tem se tornado um assunto de alta relevância devido às características geotécnicas dos rejeitos granulares. Quando dispostos hidraulicamente nas barragens, os rejeitos tendem a apresentar alto grau de saturação e índice de vazios, condições propícias à ocorrência da liquefação. O fenômeno da liquefação foi o motivo de diversos casos de ruptura de barragens de rejeito, como a ruptura da Barragem B-I em Brumadinho (MG) em 2019 e da Barragem do Fundão em Mariana (MG) em 2015. Diversas metodologias têm sido propostas para avaliar o potencial à liquefação dos solos. Essas metodologias consistem em classificar o comportamento dos solos durante o cisalhamento (contrátil ou dilatante) por meio da análise de ensaios in situ, tipicamente os ensaios Cone Penetration Test (CPTu) e Standard Penetration Test (SPT). Dos ensaios in-situ disponíveis comercialmente no Brasil, o ensaio CPTu é o que apresenta melhor qualidade para avaliar o potencial à liquefação, devido à sua alta precisão, boa repetibilidade e grande quantidade de informações obtidas. O presente trabalho tem por objetivo realizar uma comparação das principais metodologias apresentadas na bibliografia para avaliar a susceptibilidade à liquefação de um rejeito silto-arenoso com base em ensaios do tipo CPTu, sendo elas: i) Olson (2001), ii) Robertson (2016), iii) Plewes et al. (1992) e iv) Shuttle e Cunning (2008). Além disso, o trabalho propõe uma metodologia para a correção da envoltória sugerida por Olson (2001) para solos de alta e média compressibilidade. Para o rejeito avaliado neste trabalho, as metodologias propostas por Robertson (2016), Plewes et al. (1992) e Shuttle e Cunning (2008) apresentaram resultados bastante semelhantes, exceto para o trecho entre 16m - 27m, que apresenta maior heterogeneidade de comportamento. A correção da envoltória sugerida por Olson (2001) proposta neste trabalho não se mostrou suficiente para que os resultados fossem aderentes às demais metodologias avaliadas, o que reforça as limitações de aplicabilidade deste método, especialmente em rejeitos de média ou alta compressibilidade.
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    Caracterização de rejeito de minério de ferro por meio de ensaios de campo e laboratório aplicada à análise de susceptibilidade à liquefação.
    (2021) Coelho, Pablo dos Santos Cardoso; Ferreira, Lucas Deleon; Ferreira, Lucas Deleon; Pereira, Eleonardo Lucas; Minette, Enivaldo
    As barragens de mineração construídas pelo método de alteamento a montante atualmente existentes no território brasileiro recentemente tornaram-se um sério problema de geotecnia, estabelecido o contexto das recentes rupturas ocasionadas pelo fenômeno de liquefação da barragem de Fundão, da Mina Germano, em 5 de novembro de 2015, localizada em MarianaMG e da barragem B1, da mina Córrego do Feijão, em 25 de janeiro de 2019, em BrumadinhoMG. Conhecida a relação entre a ocorrência das rupturas e a natureza suscetível à liquefação dos rejeitos de mineração dispostos na barragem exercendo o papel de fundação dos alteamentos, faz-se necessária a caracterização dos rejeitos de mineração a fim de se mensurar os riscos associados à operação, manutenção e descaracterização destas estruturas. Neste contexto, o presente trabalho apresenta um fluxo de caracterização de um rejeito de mineração de minério de ferro disposto hidraulicamente em uma barragem alteada pelo método de montante, atualmente em processo de descaracterização, aplicada a análises de susceptibilidade à liquefação. Foram percebidos no interior da estrutura dois rejeitos: um de natureza granular e outro de natureza fina. Foram analisados: ensaios de caracterização física e de resistência laboratoriais dos rejeitos finos, aos quais, dada a sua saturação parcial, fez-se necessária campanha de caracterização mais extensiva para elaboração do projeto de descaracterização; ensaios SPT e sCPTu realizados em ambos os rejeitos. A partir da análise do dado foi possível a estimativa de parâmetros geotécnicos de resistência e da suscetibilidade à liquefação. Adicionalmente, foram estimados parâmetros de permeabilidade e adensamento para os rejeitos finos.
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    Estudo do processo de sedimentação, compressibilidade e adensamento em rejeitos de fosfato com o uso de coagulantes e floculante.
    (2021) Barriga Paria, Christ Jesus; Pereira, Eleonardo Lucas; Pereira, Eleonardo Lucas; Ferreira, Lucas Deleon; Lima, Hernani Mota de; Barbosa, Terezinha de Jesus Espósito; Cervantes, Luis Martin Tejada
    A gestão de disposição de rejeitos de baixa densidade por via úmida, tal como o de fosfato, é de extrema relevância na indústria da mineração, sendo imprescindível uma caracterização detalhada dos deles. A utilização de teorias de adensamento a grandes deformações já é amplamente feita há décadas, dessa forma torna-se indispensável realizar estudos aprimorando um modelo deposicional fundamentalmente consistente, relacionados às grandes deformações experimentadas pelo rejeito durante o processo de adensamento. Portanto, esta tese padronizou uma metodologia de análise desde o processo de sedimentação (mediante ensaios de coluna), o processo de adensamento, realizado pelo ensaio de adensamento induzido por percolação (um ensaio não convencional em particular), além de um programa de simulações numéricas. O rejeito procedente da etapa de beneficiamento da Mina de Bayovar, no Peru, permitiu montar os corpos de prova para diferentes teores de sólidos, com limites entre a faixa de 8,5% a de 21%. A metodologia também foi agregada o uso de coagulantes e floculante com dosagens de 20 ppm a 120 ppm para entender o comportamento do rejeito frente às reações químicas que poderiam ser experimentadas, além de conhecer sua resposta nos processos de sedimentação, compressibilidade e adensamento. Os resultados obtidos com os ensaios determinaram com precisão a razão da velocidade de sedimentação e as relações de compressibilidade e permeabilidade para polpas do rejeito de baixa densidade, referindo-se às diferentes condições do teor de sólidos e da dosagem do floculante. Os ensaios de adensamento por percolação ajudaram no entendimento do rejeito de fosfato com a obtenção dos parâmetros constitutivos que foram usados diretamente na modelagem numérica de adensamento de grandes deformações (através do software CONDES0), de onde foram obtidas simulações de enchimento de um reservatório. Esses modelos, que dependem das relações de sedimentação, compressibilidade e permeabilidade, podem ser usados para a seleção de estratégias de disposição de rejeitos de mineração na etapa de armazenamento nos reservatórios de um projeto de mineração.
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    Análise da influência do teor de ferro no potencial de liquefação de um rejeito de mineração.
    (2019) Arruda, João Paulo Aparecido; Pereira, Eleonardo Lucas; Pereira, Eleonardo Lucas; Gomes, Romero César; Minette, Enivaldo
    Nos últimos anos, a alta produção e o beneficiamento mineral têm gerados grandes volumes de rejeitos que se tornam grandes desafios para a Geotecnia, no que tange à eficiência e à segurança dos locais em que são depositados. Considera-se que esses subprodutos da mineração possuem características geotécnicas semelhantes aos solos arenosos, apesar das diversas peculiaridades, destacando-se que os sistemas de disposição de rejeitos mais utilizados são os aterros hidráulicos. Esses locais estão sujeitos ao fenômeno denominado liquefação, ligado à perda de resistência em materiais saturados e fofos quando submetidos aos processos de deformação. O gatilho do fenômeno pode ocorrer de forma dinâmica, podendo provir de vibrações ou eventos sísmicos ou ser desencadeado por carregamento estático. Nesse contexto, esse trabalho tomou como objeto de pesquisa a região do Quadrilátero Ferrífero, a fim de se avaliar a influência do teor de ferro no potencial de liquefação estática de um rejeito de minério de ferro por meio de ensaios de laboratório. A importância da pesquisa justifica-se dada a necessidade de buscar o entendimento das diversas variáveis que potencializam a liquefação, causa de diversos acidentes ambientais ao longo dos anos, visando-se evitar possíveis rupturas e impedir perdas de vidas humanas e degradação ambiental. Para avaliação do potencial de liquefação foi coletada uma amostra de rejeito com alto teor de ferro, a qual foi dividida e submetida às reduções de teor do elemento. Dessa forma, foram geradas amostras com variáveis teores de ferro. Foi realizado um amplo programa experimental com avaliações de liquefação a partir de ensaios triaxiais não-drenados e adensados isotropicamente. Foram utilizadas metodologias de análises consagradas no meio geotécnico. Todos os resultados obtidos foram apresentados e discutidos ao longo dessa dissertação, destacando-se que a porcentagem de ferro seria um fator influenciador no potencial de liquefação, bem como observou-se modificação da posição da linha do estado permanente e o aumento dos valores de parâmetros de estado.