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Características Geotécnicas do Rejeito de Minério de Ferro de uma empresa localizada na região de Brumadinho em Minas Gerais.
Geotechnical Characteristics of Iron Ore Reject from a company located in the Brumadinho region in Minas Gerais.
Adriana Aguiar Campos 1
Maria Luísa de Almeida Medeiros 2
Raíssa Rodrigues Caldeira Couto Gerken3
Jacqueline Andrade Nogueira 4
RESUMO A atividade minerária gera grande impacto ambiental tal como o rejeito disposto em barragens. O objetivo deste artigo é investigar, através de testes em laboratório, as características geotécnicas do rejeito de minério de ferro, através da determinação da análise química, granulometria, densidade, teor de umidade e índices de consistência, comparando as características do rejeito comum e o filtrado. Interpretando os resultados conclui-se que o rejeito filtrado e blendado são as melhores opções para disposição do rejeito de minério de ferro, comparado ao rejeito comum, sendo possível a compactação, sem que ocorram trincas e perda de material. Palavras- chave: Rejeito; Características Geotécnicas; Limite de consistência.
ABSTRACT The mining activity generates great environmental impact such as tailings disposed in dams. The objective of this article is to investigate the geotechnical characteristics of the iron ore tailings by determining the chemical analysis, granulometry, density, moisture content and consistency limit (liquidity and plasticity), comparing the characteristics between the common waste and the filtrate. Interpreting the results, it is concluded that the filtered and blended waste are the best options for the disposal of the iron ore tailings, compared to the common waste, being possible the compaction, without cracking and loss of material. Keywords: Tailings; Geotechnical characteristics; Consistency limit. 1 Graduando em Engenharia de Minas das Faculdades Kennedy, [email protected]; 2Graduando em Engenharia de Minas das Faculdades Kennedy, [email protected]; 3Graduando em Engenharia de Minas das Faculdades Kennedy, [email protected]; 4 Engenheira de Minas pela Universidade Federal de Minas Gerais, Mestrado e Doutorado em Engenharia Metalúrgica e de Minas pela Universidade Federal de Minas Gerais. Formação Pedagógica para Formadores da Educação Profissional pela Universidade do Sul de Santa Catarina. Engenharia de Segurança do Trabalho pelas Faculdades Kennedy. Professora do Curso de Engenharia de Minas das Faculdades Kennedy. Rua José Dias Vieira, 46 - Rio Branco, Belo Horizonte, [email protected].
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1 Introdução
A mineração tem um papel fundamental na economia brasileira. Esse setor atrai
muitos investimentos e geralmente, gera um bom retorno financeiro, desde que a exploração e explotação sejam realizadas de forma coerente com as legislações vigentes.
A barragem de rejeito é uma estrutura de terra ou enrocamento compactado que tem por finalidade reter os resíduos produzidos nos processos de beneficiamento de minério. Rezende (2013) analisa a estabilidade de taludes em barragens de rejeito. O autor explica que essas barragens inicialmente são construídas com um dique de partida e que a capacidade de armazenamento dessas barragens é de dois a três anos de operação, sendo necessária a realização de alteamentos após esse período de acordo com a demanda da empresa gerenciadora da barragem. A estabilidade dos taludes das barragens está diretamente ligada ao controle de sua capacidade, bem como de sua manutenção de sólido e água gerados no processo de beneficiamento.
De acordo com dados da Fundação Estadual do Meio Ambiente (FEAM) no processo de licenciamento somente a área e à altura do maciço são autorizados, o volume do reservatório é fornecido periodicamente pelo empreendedor.
De forma inevitável, há a formação de rejeitos em decorrência dos processos de beneficiamentos do minério. De forma geral, os rejeitos são encontrados em forma de polpa e suas características variam conforme o mineral e tratamento na planta.
O rejeito de minério de ferro oriundo do beneficiamento tem em suas características granulométricas a classificação de areias finas (lama) e médias, de alta permeabilidade.
Este artigo tem como objetivo geral investigar, através de testes em laboratório, as características geotécnicas do rejeito de minério de uma empresa localizada na região de Brumadinho. Considera-se como os objetivos específicos a determinação da análise granulométrica, do limite de liquidez, da densidade, do teor de umidade do rejeito, bem como, demonstrar as características do rejeito comum comparado ao filtrado. Por fim, indicar-se-á, com os resultados obtidos em laboratório, qual rejeito terá melhor compactação juntamente a pilha de estéril.
O rejeito gerado no beneficiamento de minério deve ser disposto de forma segura, tendo em vista o alto risco associado a essas barragens, pois, ainda que pouco frequentes, acidentes envolvendo barragens de rejeito de mineração geralmente atingem grandes proporções, gerando impacto negativo no meio ambiente, na sociedade e na economia. Um exemplo não muito recente aconteceu em Itabirito/MG na barragem de Herculano no dia 10 de setembro de 2014. De acordo com a Prefeitura de Ibirité, a barragem já tinha chegado à sua capacidade máxima e estava desativada, porém, a empresa estava com a documentação e licenças ambientais em dia. Outro acidente muito recente e importante de ser relatado envolvendo barragens de rejeito aconteceu no Município de Bento Rodrigues em Mariana/MG no dia 5 de novembro de 2015. A barragem continha lama proveniente da produção do minério de ferro com volume de aproximadamente 50 milhões de metros cúbicos, de acordo com dados disponibilizados pela empresa Samarco. Dados disponibilizados por relatórios feitos pela FEAM afirmam que, o município afetado pela lama foi quase totalmente devastado. Além disso, existem catástrofes ambientais ligadas a esse acidente que afetam a população das cidades por onde a lama percorreu inclusive de outros estados brasileiros devido à suposta contaminação da água. As figuras 8 e 9 em Anexo, apresentam imagens das disposições da barragem de Fundão da Empresa Samarco e da mesma após o rompimento do talude, respectivamente.
O objetivo destas ações que contribuem para a diminuição dos riscos que estas barragens oferecem são ferramentas importantes para maior estabilidade de taludes e diminuem a possibilidade de ruptura. Vários trabalhos têm sido desenvolvidos nessa área,
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entre novas ações, está o tratamento do rejeito, em vez da barragem, o destino do rejeito após tratamento, está na pilha de estéril, o que reduz riscos operacionais e, assim, gerar benefício para o meio ambiente.
Segundo Tavares (2009), o primeiro desafio ambiental e geotécnico, consiste nos grandes impactos gerados devido ao enorme volume de rejeito e estas avaliações geotécnicas conseguem nos fornecer dados para a caracterização dos rejeitos, onde é possível entender o comportamento destes resíduos.
Esse assunto é de grande relevância e corresponde a uma crescente preocupação da sociedade e das empresas mineradoras. Dessa forma, acredita-se que este projeto será de grande valia, no que tange a inovação na proposta de barragens de rejeitos. 2Referencial Teórico
A indústria extrativa no Brasil tem uma importância significativa no crescimento econômico do país. Em especial, a explotação do minério de ferro tem uma percentagem grande no valor do Produto Interno Bruto (PIB). Porém, seus impactos negativos também devem ser considerados, tendo em vista se tratar de uma atividade industrial de alto risco para o meio ambiente.
O processo de beneficiamento de minério de ferro consiste na adequação da granulometria dos grãos seguida de eliminação de ganga (fração constituída de minerais sem valor econômico). As grandes etapas que compreendem esse processo são: peneiramento, britagem, moagem, deslamagem e flotação. O rejeito gerado é o subproduto do processo de tratamento de minério que será descartado, podendo apresentar-se em forma de polpa (sólido e água), granular (granulometria de areias médias e finas) ou lama (granulometria de siltes e argilas).
Para cada tonelada de minério de ferro produzida é gerado em média 0,5 tonelada de rejeito, sendo a razão gravimétrica entre o produto final e os rejeitos produzidos de 2:1. (BOSCOV, 2008).
Após o beneficiamento e a formação do rejeito granular ou em forma de polpa, o mesmo deve ser transportado até onde será feita a disposição. Esse transporte é feito por meio de correias transportadoras (para materiais com pouca umidade) ou através de tubulações (caso o material tenha grande quantidade de água). A lama de minério provenientes do beneficiamento de ferro é de difícil manuseio, e seu reaproveitamento ainda exige tecnologias avançadas, e que não possuem muita eficiência. Mas salienta-se que a viabilidade econômica deste processo ainda é bastante alta.
A disposição dos rejeitos de mineração pode ser realizada em superfície, em escavações subterrâneas ou em ambientes subaquáticos. Sendo o último método não muito utilizado pelo seu alto nível poluidor. As empresas mineradoras optam, em sua grande maioria, por construção de barragens de rejeitos, variando o tipo de barragem de acordo com as características do rejeito a ser descartado.
As barragens são estruturas feitas com material compactado de áreas de empréstimo ou com o próprio rejeito. À medida que a capacidade da barragem é reduzida, os alteamentos são construídos com o próprio rejeito. Atualmente existem três métodos para construção de barragens de rejeito alteadas: método de alteamento à montante, método de alteamento à jusante e método da linha do centro. Para todos esses métodos são construídos diques de partida e alteamentos ao longo do tempo de vida útil da barragem.
Segundo Silva (2003), em seu artigo apresentado à Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), o ressecamento é típico de solos finos e consiste na perda de água por evaporação ou por drenagem do próprio solo.
A evaporação é uma condição de contorno, que permite a perda de água do solo pelas condições meteorológicas ou pelo fluxo do solo, ou seja, seu nível de sucção. Dentre as
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variáveis que influenciam diretamente no ressecamento de um rejeito, destacam-se radiação solar, ação do vento, temperatura da água e do ar e umidade relativa do ar.
A drenagem é consoante com a contração do solo, o que favorece o surgimento das trincas. Essas descontinuidades são importantes condições de contorno no processo de ressecamento. A água da drenagem pode ser removida por fluxo gravitacional ou induzida na barragem.
Ávila et al. (1995) afirma que a probabilidade de ocorrer dano em uma barragem de lama é muito maior se comparada a uma barragem com rejeito ressecado. Com a aceleração do processo de ressecamento, a estabilidade pode durar por mais tempo, até que o próximo ciclo se inicie e outras remessas de rejeito sejam depositadas.
Minerais e rochas são submetidos a processos de beneficiamento mineral que afetam sua distribuição granulométrica e a forma das partículas geradas no rejeito. (TRONCOSO, 1997).
De acordo com Gumieriet al. (1998) o rejeito do tratamento e beneficiamento de minério de ferro normalmente possui granulometria de areia média (0,3 a 1,20 mm) e fina (0,05 a 0,3 mm), o que os deixa com alta permeabilidade e baixa compressibilidade, com ocorrência de sedimentação e adensamento em tempos curtos. Do ponto de vista geotécnico a classificação desses materiais é tida como favorável ainda que, segundo o mesmo autor, o rejeito com granulometria de silte possui alta plasticidade apresentando dificuldade de sedimentação e adensamento.O rejeito com granulometria de silte, produzido no beneficiamento de ouro e alumínio,por exemplo, possuem elevada plasticidade e apresentam maior dificuldade de sedimentação e adensamento.
As características dos rejeitos variam perante o tipo de mineral e de beneficiamento. Uma divisão básica de rejeito averiguando seu tamanho seria: finos (silte e argila) e materiais não plásticos (areia). A areia possui granulometria mais grossa e seu rejeito tem o nome de granular (ESPÓSITO, 2000), são altamente permeáveis e possuem boa resistência ao cisalhamento. Os rejeitos finos são depositados em forma de lama (abaixo de 0,074mm) e apresentam alta plasticidade e compressibilidade, e são de difícil sedimentação.
De acordo com Chammas (1989) o rejeito em forma de polpa passa por três etapas de comportamento: processo lâmina líquida com floculação das partículas menores, processo de sedimentação com comportamento semilíquido e semi-viscoso e processo de adensamento comportando-se como um solo. É importante salientar que o rejeito não é um solo, mas seu comportamento é considerado equivalente ao de solos para fins de estudos geotécnicos, geomecânicos, hidráulicos e físico-químicos. 2.1 Caracterização Básica
Os rejeitos de mineração possuem características, em geral variáveis, no que tange
a sua composição mineralógica, geotécnica, física e química, que são determinados em função do tipo de minério e procedimento adotado de beneficiamento.
2.1.1 Análise Granulométrica
Os resíduos de mineração são determinados pela mineralogia da rocha, processo de explotação e beneficiamento. Segundo Vick (1983), a granulometria de resíduos de mineração e processamento está na faixa dos siltes, podendo ocorrer grandes parcelas de areia, mas também é encontrado resíduo de granulometria muito fina.
2.1.2 Massa Específica
Pode-se definir massa específica como a relação entre a quantidade de matéria e volume. E as características da mesma devem ser determinadas somente pela parte que se
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retirou, pois se deve levar em consideração o efeito de segregação das partículas, sendo este índice relacionado diretamente a composição mineralógica do material. De acordo com Villar (2002), os altos valores e a variabilidade encontrada nos resultados são devidos à mineralogia da rocha de origem e, principalmente do teor de ferro existente.
Salienta-se que os rejeitos de mineração, em sua grande maioria, são dispensados nos reservatórios, com teores de sólidos em torno de 10% a 30% (em peso).
De acordo com Villar (2002), os altos valores e a variabilidade encontrada nos resultados são devidos à mineralogia da rocha de origem, e principalmente do teor de ferro existente. 2.1.3 Análise Química por Fluorescência por Raio X
Este tipo de análise por espectrometria de fluorescência de raios-x permite que uma amostra tenha os elementos presentes identificados, tais como a análise quantitativa da concentração em que cada elemento se encontra presente na amostra.
Neste tipo de teste, considera-se que uma fonte de radiação de elevada energia (radiação gama ou radiação x) provoca a excitação dos átomos da substância que se pretendem analisar.
Este procedimento consiste em fazer o átomo no estado fundamental sofrer a ação de uma fonte externa (ex. raios-X), o mesmo absorve esta energia e promove os elétrons em estado energético. Com isto, o átomo fica em “estado excitado”. Segundo Beckhoff(2006), a natureza tende a buscar o estado de estabilidade, desta forma o átomo excitado tende naturalmente a retornar ao seu estado fundamental, ocorrendo uma emissão de energia.
De acordo com as características especificas de cada elemento químico, pode-se identificar e quantificar o elemento presente, através da energia absorvida neste processo.
2.1.4 Teor de Umidade
Pode-se considerar teor de umidade (h) como a relação entre peso da água e o peso total (Sólidos + Água), contidos num certo volume de rejeito.
No método tradicional realiza-se uma secagem no rejeito, através de uma estufa, com variação de temperatura que variam de 105 °C e 110 °C. Observa-se que quando a amostra apresentar peso constante, a mesma perdeu a sua água por evaporação.
2.1.5 Limite de Liquidez
O limite de liquidez (LL) se define como sendo o limite que separa o estado plástico e o estado líquido da amostra. Ou seja, o teor de umidade em que o solo se comporta como plástico.
De acordo com as normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), a norma NBR 6459 para se determinar o limite de liquidez de uma amostra, deve-se colocar a mesma em uma cápsula de porcelana, adicionar água destilada e com o auxilio de uma espátula, amassar e misturar, até obter uma forma homogênea. Sendo possível obter na reta o teor de umidade correspondente a 25 golpes realizados no Aparelho de Casagrande com o giro da manivela e os contatos da cápsula na superfície da mesa determinando limite de liquidez.
2.1.6 Limite de Plasticidade
Pode-se definir o limite de plasticidade (LP) como o ponto divisor em que a amostra passa do estado plástico para o estado semi-sólido. Ou seja, o teor de umidade em
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que o solo deixa de ser plástico. O ensaio tem que ser padronizado, no Brasil ele é normatizado pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) de acordo com a norma NBR 7180. A mesma dispõe que o ensaio de determinação do limite de plasticidade deve ser determinado quando a amostra começa a fraturar enquanto é moldada com a mão sobre uma placa de vidro com 10 cm de comprimento e 3 mm de diâmetro, sendo a placa em forma de cilindro. 3 Metodologia
O material utilizado será um rejeito do beneficiamento de minério de ferro, cedido por uma mineradora de Brumadinho/MG. A amostra corresponde a aproximadamente 1 Kg de rejeito comum e 1 Kg de rejeito filtrado, inicialmente com granulometria desconhecida. Sabe-se que a amostra é um subproduto do processo de tratamento de minério que será descartado, por isso a única preparação na amostra para início da pesquisa em laboratório será o ressecamento da mesma.
Nos laboratórios das Faculdades Kennedy (Tratamento de Minério e Laboratório de Mecânica dos Solos) foram realizados testes para conhecer o comportamento geotécnico do rejeito e suas características físicas, sendo elas granulometria, (Laboratório de Tratamento de Minérios); bem como, limite de liquidez, densidade, teor de umidade do rejeito (Laboratório de Mecânica dos Solos). Além dos laboratórios das Faculdades Kennedy foi cedida pelo Técnico em Química da empresa Comissão Nacional de Energia Nuclear (CDTN) na área de Tecnologia Mineral uma análise química minuciosa do Rejeito para melhor entendimento das etapas subsequentes. Foram realizados testes para avaliar as condições físicas da amostra por meio de testes geomecânicos, determinando-se os resultados requeridos.
O primeiro contato com o material ocorreu no Laboratório de Tratamento de Minérios. Após a secagem em estufa utilizaram-se técnicas de homogeneização e quarteamento para a obtenção de duas pequenas alíquotas de um todo enviadas a uma análise química referente aos dois tipos de rejeito (comum e filtrado) e uma blendagem de ambos. No mesmo laboratório foram preparadas duas amostras de aproximadamente 700 gramas de rejeito, um filtrado e o outro comum. Separaram-se duas séries de peneira adequadas à granulometria básica e esperada do material em estudo para que os dois tipos de material diferentes fossem peneirados durante 5 minutos buscando um conhecimento mais detalhado dos grãos dos rejeitos. Após o peneiramento das duas amostras foram confeccionados duas tabelas e gráficos referentes à granulometria dos materiais baseando-se em dados como: Abertura da peneira, Massa retida na peneira, Porcentagem retida simples, Porcentagem retida acumulada e Porcentagem passante acumulada.
No Laboratório de Mecânica dos Solos foram realizados os outros procedimentos necessários para o estudo. Referente a teor de umidade fez-se mais um quarteamento no rejeito comum e outro no rejeito filtrado para a obtenção de três partes proporcionais para cada um deles. As amostras utilizadas são menores se comparadas às que foram peneiradas. As três alíquotas quarteadas de cada um (no total de seis) foram transferidas para cápsulas de alumínio numeradas com sua respectiva tara para uma pesagem precisa obtendo-se o peso das frações (solo + tara da cápsula + água) e então transferidas para a estufa com temperatura entre 100°C e 110°C. Após um período aproximado de 24h as cápsulas foram retiradas da estufa, resfriadas naturalmente e então pesadas novamente na balança de precisão obtendo-se o peso das mesmas frações anteriores com exceção da água.
Para os ensaios de determinação do Limite de Liquidez no mesmo Laboratório de Mecânica dos Solos, o Técnico do Laboratório juntamente aos autores julgaram necessário utilizar as amostras de rejeito misturadas a uma quantidade de argila para melhor entendimentodos ensaios já que os limites de consistência são mais facilmente determinados
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em granulometria argilosa, o que é diferente do rejeito utilizado. As amostras foram colocadas nas cápsulas de porcelana juntamente a água destilada suficiente para se obter uma massa plástica determinada pelo Técnico do Laboratório. Parte da massa é transferida para a concha do equipamento (Figura 1) a ser usado nas medições moldando a massa de tal maneira que a parte central de sua espessura tenha aproximadamente 1 cm como mostra a figura 2. Com a base do equipamento e acionamento da manivela do mesmo, a concha contendo a massa de solo em duas partes, é golpeada com uma velocidade de dois golpes por segundo. Assim que as bordas do fundo da ranhura se unirem em 1 cm de comprimento anotaram-se o número de golpes utilizados.Uma pequena quantidade do material golpeado é transferida para outra cápsula e o teste de determinação de umidade é refeito perante as novas condições do material. Com os resultados obtidos, constrói-se um gráfico, no qual as ordenadas (em escala logarítmica) são os teores de umidade correspondentes. O limite de liquidez é expresso pelo teor de umidade correspondente à interseção da ordenada relativa a 25 golpes, com a reta dos pontos obtidos no gráfico acima referido.
Figura 1: Aparelho de Casagrande para a determinação do LL (Limite de
liquidez)Figura 2: Ranhura aberta no centro da concha antes e depois do ensaio
Fonte: Caputo, 2012. Fonte: Caputo, 2012.
O último ensaio, referente ao Limite de Plasticidade, também foi realizado no Laboratório de Mecânica dos Solos. Colocam-se as amostras em suas respectivas cápsulas juntamente a água destilada suficiente para se obter uma massa plástica assim determinados pelo técnico. A água é adicionada aos poucos misturando-se continuamente até a homogeneização completa da massa que ao final da homogeneização tem um aspecto de esfera. A esfera de rejeito é rolada sobre uma placa de vidro até atingir uma forma de cilindro. Com partes dos pequenos cilindros compostos por rejeito realizam-se outro teste de determinação de umidade. As operações anteriores são realizadas em triplicata até que se obtenham no mínimo 3 (três) valores, que não difiram da respectiva média, de 5%. O limite de plasticidade é expresso pela média dos teores de umidade.
Os dados obtidos por meio dos experimentos práticos foram então tratados, por exemplo, em forma de gráficos de análise granulométrica, teor de umidade volumétrica e limites de consistência (Liquidez e Plasticidade). Todos os resultados obtidos durante o projeto foram comparados com resultados já descritos na literatura. Para isso, uma revisão bibliográfica foi realizada durante o desenvolvimento do projeto. 4Apresentação de Dados e suas Análises 4.1Análise Granulométrica
Para a amostra do rejeito comum foram usadas peneiras de 14, 16, 20, 24, 36 mesh e fundo, figuras 3 e 4.A tabela 1 e a Figura 5 apresentam as distribuições granulométricas das amostras de rejeito de minério de ferro comum. Analisando-se as massas retidas de uma amostra de 701g, a peneira de maior abertura obteve a menor massa retida de
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5,9g que corresponde a 0,84% do material. A peneira de 24 mesh que é uma das intermediárias reteve a maior quantidade de rejeito com 189,8g correspondentes a 27,08 %. Tratando-se da porcentagem de passante acumulado, passaram mais de 99% de material pela primeira peneira e as outras quatro tiveram seus passantes um pouco mais representativos de 74,39%, 64,27%, 37,19% e 15,01%. A figura 5 referente à tabela 1 de análise granulométrica possui os eixos de % Passante Acumulado por Abertura da Peneira. A menor variação está entre as peneiras de 16 e 20 mesh. O restante obteve uma inclinação de reta maior o que mostra grande variabilidade entre as diferentes aberturas.
Figura 3: Série de peneiras: rejeito filtrado. Figura 4: Série de peneiras: rejeito. Fonte: Elaborado pelo autor, 2017. Fonte: Elaborado pelo autor, 2017. Tabela 01: Análise granulométrica do rejeito comum.
Abertura (mesh)
Massa Retida (g)
% Retido Simples
% Retido Acumulado
% Passante Acumulado
14 5,9 0,84 0,84 99,16 16 173,6 24,76 25,61 74,39 20 71,0 10,13 35,73 64,27 24 189,8 27,08 62,81 37,19 36 155,5 22,18 84,99 15,01
9
>36 105,2 15,01 100,00 0,00 Total 701 100 - -
Fonte: Elaborado pelo autor, 2017.
Figura 5: Passante acumulado rejeito comum Fonte: Elaborado pelo autor, 2017.
Para a amostra do filtrado foram usadas peneiras de 14, 20, 32, 35, 48 mesh e fundo. A tabela 2 e Figura 6 apresentam as distribuições granulométricas das amostras de rejeito de minério de ferro filtrado. Analisando-se as massas retidas de uma amostra de 698,66g, a peneira de maior abertura obteve a menor massa retida de 68,78g e a peneira de 35 mesh que é uma das intermediárias reteve a maior quantidade de rejeito com 196,48g correspondentes a 28,12%. Se tratando da porcentagem de passante acumulado, passaram aproximadamente 90,16% de material pela primeira peneira e diferente do peneiramento de rejeito comum, o filtrado apresenta maior constância nos dados de passante entre as diferentes peneiras. O gráfico representativo do rejeito filtrado possui os eixos de % Passante Acumulado por Abertura da Peneira. O intervalo de maior variação está entre as aberturas de peneira de 32 e 35mesh. O restante obteve menor inclinação da reta o que mostra uma menor variabilidade entre as diferentes aberturas. Tabela 02: Análise granulométrica do rejeito filtrado.
Abertura (mesh)
Massa Retida (g)
% Retido Simples
% Retido Acumulado
% Passante Acumulado
14 68,78 9,84 9,84 90,16 20 127,69 18,28 28,12 71,88 32 108,98 15,60 43,72 56,28 35 196,48 28,12 71,84 28,16
99,16
74,39
64,27
37,19
15,01
0,00
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
14 16 20 24 36 > 36
% P
assa
nte
Acu
mula
do
Abertura da peneira (mesh)
% Passante Acumulado x Abertura da Peneira
10
48 123,86 17,73 89,57 10,43 >48 72,87 10,43 100,00 0,00
Total 698,66 100 - -
Fonte: Elaborado pelo autor, 2017.
Figura 6: Passante acumulado rejeito comum. Fonte: Elaborado pelo autor, 2017. 4.2 Análise Química
As análises químicas estão apresentadas na tabela 3, compreende o teor de ferro (Fe2O3), sílica (SiO2), alumina (Al2O3) e manganês (MnO) das três amostras de rejeito (comum, filtrado e blendado). Tabela 03: Análise Química por Fluorescência por Raio-X Modelo EDX 720.
Elementos Dosados (%)
RejeitoBlendado Rejeito Filtrado RejeitoComum
Fe2O3 63,00 74,00 57,00
SiO2 25,80 15,42 34,70
Al2O3 8,63 9,67 7,38
MnO 0,60 0,90 0,38
Fonte: Elaborado pelo autor, 2017.
É verificado que o teor de ferro do rejeito filtrado é maior que o rejeito comum, consequentemente, a percentagem da blendagem apresenta valor intermediário, assim como os demais teores analisados. 4.3 Limite de Consistência
São apresentados os resultados de teste de umidade, limite de liquidez e limite de plasticidade.
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
14 20 32 35 48 < 48
% P
assa
nte
Acu
mula
do
Abertura da peneira (mesh)
% Passante Acumulado x Abertura da Peneira
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Umidade = 3,01% Teor de umidade: 1,0301 Material do rejeito: 600g Umidade 600g x 618,06 600g x 1,0301 = 618,06 g úmida
Utilizado na mistura 30% Argila Amarela e 70% rejeito de minério de ferro
filtrado. Nas tabelas 4 e 5, são apresentados nesta ordem os resultados do limite de liquidez e limite de Plasticidade. Tabela 4: Limite de Liquidez do Rejeito Filtrado
Limite de Liquidez Cápsula Nº 94 95 96 100 98
P Cápsula C 6,81 6,7 7,69 7,6 7,43 E C + S + A 16,84 17,65 17,91 18,7 18,85 S C + S 14,44 14,97 15,32 15,81 15,74 O Água 2,4 2,68 2,57 2,89 3,11 Solo 7,63 8,27 7,63 8,21 8,31
Umidade 31,36 32,41 33,68 35,2 37,43 Nº de Golpes n 40 32 24 17 10
Fonte: Elaborado pelo autor, 2017.
Figura 7: Umidade (%) x Nº de Golpes Fonte: Elaborado pelo autor, 2017. Tabela 05: Limite de Plasticidade do Rejeito Filtrado
Limite de Plasticidade Cápsula Nº 81 82 83 84 85
P Cápsula C 6,98 10,69 7,4 9,87 9,58 E C + S + A 9,01 12,54 9,8 12,1 11,78 S C + S 8,6 12,16 9,32 11,66 11,34 O Água 0,41 0,38 0,48 0,44 0,44 Solo 1,62 1,47 1,92 1,79 1,76
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Umidade 25,31 25,85 25 24,58 25,16
Fonte: Elaborado pelo autor, 2017.
Para o rejeito de minério de ferro comum, a umidade estabelecida conforme cálculos
realizados foram à seguinte:
h = ���,���ú����
���,��x100 = 350 g seco
Cápsulas = 250 g seco Total de 350 g + 250g = 600,00 g seco 180,00 g x 1,0249 = 184,48 g de argila úmida Salienta-se que utilizando 30% de argila e 70% do rejeito normal, não foi possível
estabelecer limite de liquidez e limite de plasticidade.
5 Interpretação de Resultados 5.1 Análise Granulométrica
As características granulométricas do rejeito proveniente da mineração de minério de ferro conforme mostrado teoricamente e confirmado em práticas e estudos técnicos depende de vários fatores tais como: qual o tipo do minério e sua forma, qual sua composição química, em que tipo de ambiente esse minério foi lavrado e principalmente por quais etapas de beneficiamento ele passou.
Como esperado, o rejeito comum amostrado direto da barragem obteve resultados de análise granulométrica relativamente diferentes da outra amostra de rejeito filtrado que também foi analisada e estudada em espécie. Ainda que sejam produtos de uma mesma mineralogia sua análise química comprova que em quantidades de substâncias presentes nos dois tipos de rejeito há diferenças em percentual.
O rejeito comum possui seus maiores percentuais retidos (acima de 20% sob o total) concentrados entre as aberturas de 16, 24 e 36 mesh o que significa que 24,76% do todo, possui tamanho dos grãos de 1mm, 27,08% tem 0,71mm e 22,18% 0,420mm seguindo uma transformação de mesh para milímetros.
O rejeito filtrado obteve maior percentual retido (acima de 20% sob o total) exatamente na peneira de abertura igual a 35 meshs onde 28,12% do material ficaram retidos e a maioria de seus grãos possuem um diâmetro de aproximadamente 0,425 mm. 5.2 Análise Química Para efeito comparativo, foi realizada blendagem do material de rejeito comum e filtrado. O rejeito comum possui maior teor de sílica e menor de alumina, comprovando que no material filtrado, o resultado esperado é inverso: diminuir o teor de sílica e consequentemente, quando em lama, o teor de alumina tende a ser mais elevado.
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5.3 Limite de Consistência Observou-se que no decorrer do ensaio, a amostra do rejeito filtrado possui limite de liquidez. A partir do esboço dos resultados, conforme o gráfico 03, a normativa de 25 golpes, obteve-se o valor de 33,60%. O limite de plasticidade, onde o teor de umidade e a amostra se torna semi-sólido, foi na cápsula nº 83, onde o teor de umidade é de 25% em contrapartida com a maior quantidade de sólido.
Para amostra do rejeito comum, com os valores utilizados de 30% de argila e 70% de rejeito normal não foi satisfatória para delimitar os dois limites, limite de liquidez e de plasticidade, consequentemente o limite de consistência, pois o material manteve-se arenoso. Com esta consistência apresentada por esta mistura, os testes que se teria que realizar para obter os limites, liquidez e plasticidade, ficou inviável. 6 Conclusões
A maioria dos grãos analisados e retidos tanto no rejeito comum quanto no rejeito já processado e filtrado possuem diâmetros entre 0,5 e 0,2 mm o que os coloca em classificação granulométrica de solo e rejeito como uma Areia Média.
O estudo do rejeito comum comparado ao rejeito filtrado mostra que ainda que tenham granulometrias retidas parecidas, suas porcentagens acumuladas variam e conseqüentemente sua estabilidade em barragem ou pilha seguiria uma dinâmica menos variável caso ocorresse uma blendagem dos rejeitos.
O limite de Consistência que uma amostra apresenta se torna um fator determinante na análise da resistência do solo à penetração e sua compactação. Este conhecimento prévio possibilita determinar o momento adequado para utilização de técnicas que favoreçam um bom manejo do material em questão.
Desta forma pode se concluir que o rejeito filtrado e blendado são as melhores opções para disposição do rejeito de minério de ferro, comparado ao rejeito comum, sendo possível a compactação, sem que ocorram trincas e perda de material.
Considera-se também, que os testes apresentados neste artigo, não são conclusivos, sendo necessários mais testes aplicados em escala maior. Porém, o estudo demonstrou uma necessidadede aproveitamento do material disposto na barragem, tendo em vista que o mesmo possui um alto teor de ferro. Sendo este um dado relevante para uma análise econômica, pois os teores encontrados na barragem estudada são maiores que muitos de lavras de minério de ferro exploradas no Brasil. 7 Recomendações e Sugestões
Com a utilização de ensaios e estudos geotécnicos mais aprofundados referentes tanto
às barragens propriamente ditas quanto ao solo por onde elas são e serão alteadas, futuros problemas podem ter conhecimentos e entendimentos para uma possível resolução.
Barragens de rejeito podem ser uniformes, contendo o mesmo tipo de material beneficiado em toda a planta, ou podem ser barragens blendadas onde a planta de beneficiamento em questão não gera apenas um tipo de resíduo, mas dois ou mais. Com o conhecimento geotécnico de todos os tipos de resíduos a serem blendados é possível uma maior estabilidade tanto na base do solo antes do alteamento, quanto durante o mesmo à medida que diferentes grãos sofrem diferentes tipos e tempos de sedimentação.
É possível interpretar a importância da filtragem das amostras ajustando com aspectos geotécnicos. Prevenindo de acidentes e impactos ambientais, novos métodos para disposição de resíduos em pilhas ao invés de barragens. Destes a utilização de rejeitos filtrados, onde há
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menos perda de mineral a ser aproveitado e menor concentração de contaminantes, como a sílica, por exemplo, e o fluido sendo reaproveitado, tanto no beneficiamento, quanto em processos de filtragem, ratificando a diminuição de danos ambientais.
Dentre outras análises, pelo alto índice do teor de ferro, indica-se o reaproveitamento do material disposto em barragem, tendo em vista, o interesse econômico bem como a segurança ambiental, que se obtêm na extinção das barragens de rejeitos.
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Anexos Figura 8 – Imagem da Disposição da Barragem da SAMARCO
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Fonte: Portal R7.com, 2017.
Figura 9 – Imagem da Barragem de Fundão após o rompimento do talude.
Fonte: Portal R7.com, 2017.
