Análise mecânica e microestrutural de um rejeito de minério de ferro ultrafino estabilizado com solução polimérica

Abstract

A estabilização química de rejeitos de mineração para utilizá-los como material em obras de engenharia vem se tornando uma alternativa cada dia mais viável para desviálos da disposição em pilhas e barragens. Para tal, é necessário realizar uma análise multidisciplinar para caracterizar o máximo possível este material e indicar as melhores circunstâncias para seu uso. Esta pesquisa tem como objetivo determinar as melhores dosagens de um polímero acrílico-estirenado como estabilizante químico para um rejeito de minério de ferro ultrafino. Os estudos foram iniciados por uma demanda da mineradora Vale por pavimentos de qualidade suficiente para que os caminhões com minério ou rejeito possam circular livremente durante os períodos de chuva. Atualmente os complexos mineradores têm dificuldade de movimentar seus maquinários em períodos chuvosos, impactando a produção mineral de forma que estes inviabilizam os processos de extração e beneficiamento por um déficit logístico de transporte dentro dos complexos mineradores, levando a perda de capacidade produtiva temporariamente entre estes períodos chuvosos. Este estudo avaliou as características físicas do rejeito de minério de ferro por meio dos ensaios de massa específica dos grãos e análise granulométrica; químicas por meio dos ensaios de espectrometria de florescência de raio-x (XRF/EDX) e espectroscopia de raio-X por dispersão em energia (EDS); hidráulica pelo ensaio de permeabilidade; mineralógica pelo ensaio de difração de raio-X (DRX); microestruturais pela microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microtomografia computadorizada; e mecânicas do compósito formado pelo rejeito e por um copolímero acrílico-estirenado, começando pelo ensaio de compactação para determinar o melhor teor de umidade para trabalhar o material; em sequência por ensaios de compressão simples para determinar as melhores dosagens de polímero que foram as de 40% e 30%; depois, examinado estas dosagens em diferentes densidades (2,2 g/cm³, 2,3 g/cm³ e 2,4 g/cm³) em ensaios de compressão simples e ensaios de cisalhamento direto em diferentes tensões de confinamento (50 kPa, 100 kPa, 150 kPa e 200 kPa) para um tempo de cura ao ar de 28 dias. Por fim, foi determinada uma correlação matemática por meio dos parâmetros chave na tentativa de encontrar uma relação entre a dosagem de polímero e a resistência do compósito. Os resultados corroboram para que o uso de polímeros aplicados em rejeitos seja uma boa alternativa de melhoramento deste material para que este possa ser aplicado em obras de engenharia.