Desenvolvimento de geopolímero à base de resíduo de perlita para estabilização de coproduto de rejeito de minério de ferro

Abstract

Os rompimentos das barragens de rejeito de Fundão (2015) e de Córrego do Feijão (2019) despertaram, na comunidade técnica e nos órgãos governamentais, a necessidade de mudanças na legislação relativa aos métodos construtivos e ao monitoramento dessas estruturas, bem como o desenvolvimento de novas tecnologias para a disposição de rejeitos de mineração; dentre elas tem-se a técnica de empilhamento de rejeitos filtrados (dry stacking) e de reprocessamento dos rejeitos na formação de coprodutos. Embora o empilhamento a seco represente avanço relevante em termos de segurança, a técnica ainda apresenta registros de instabilidade e frequentemente requer o uso de agentes estabilizantes, como o cimento Portland, cuja produção demanda elevado consumo energético e emite grandes quantidades de substâncias nocivas à atmosfera. Nesse contexto, propõe-se o uso de resíduo de perlita na produção de geopolímeros aplicados à estabilização de um coproduto de rejeito de minério de ferro. Parte-se da premissa de que a utilização de coprodutos, aliada a precursores aluminossilicatos e ativadores alcalinos, pode reduzir passivos ambientais e melhorar o desempenho hidromecânico de materiais. O programa experimental avaliou a influência do teor de geopolímero (20 e 30%), massa específica seca (1,7 e 1,8 g/cm³), teor de umidade (12 e 14%) e tempo de cura ao ar (7, 14, 28 e 56 dias). Foram realizados ensaios de caracterização física, química e mineralógica, seguidos de ensaios mecânicos (compressão simples, triaxiais CID e CIU e cíclicos), hidráulicos (permeabilidade, perda de massa por imersão e sucção) e microestruturais. Nos ensaios CID, compósitos com 30% de geopolímero atingiram resistência de 6122 kPa aos 28 dias (φ′ ≈ 35° e c′ ≈ 179 kPa), enquanto o coproduto apresentou φ′ ≈ 33° e c′ ≈ 0 kPa. Nos ensaios CIU, os compósitos mobilizaram resistências de 2779 kPa, com menor geração de poropressões. Nos ensaios cíclicos, o Módulo de Resiliência evoluiu de 200 MPa para valores superiores a 1000 MPa aos 28 dias. As análises microestruturais confirmaram a formação do gel geopolimérico e a redução da porosidade. Conclui-se que o geopolímero à base de resíduo de perlita constitui alternativa promissora para estabilização de coprodutos de rejeito de minério de ferro.