Influência do rejeito de mineração de nióbio na durabilidade de matrizes cimentícias
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFMG |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/1843/51254 |
Resumo: | A extração e o processamento de minérios são uma das principais atividades produtivas do Brasil. No entanto, essesetor pode causar diversos impactos ambientais, como poluição do ar, contaminações do lençol freático, supressão da vegetação, degradação do solo e do relevo e prejuízo à fauna e à flora. Nesse contexto, a mineração do nióbio possui uma posição de destaque no país, uma vez que mais de 90% da produção mundial se encontram em jazidas brasileiras. Os resíduos desse processamento (provenientes das etapas de separação magnética, deslamagem e flotação) são descartados em barragens de rejeitos, mas podem ter potencial aplicação em materiais de construção. Portanto, o objetivo deste estudo é avaliar a durabilidade de matrizes cimentícias com rejeitos de mineração de nióbio em substituição parcial ao material de preenchimento e ao agregado miúdo convencional. Os materiais foram caracterizados química e fisicamente, verificando-se que as amostras de rejeitos são ricas em barita e em magnetita/hematita, com alto teor de finos e elevada massa específica. A incorporação dos rejeitos ocorreu em substituições referentes a 25 , 50 e 75% (em volume) ao filler e à areia natural em argamassas cimentícias. Foram analisadas as propriedades físico-mecânicas, bem como os parâmetros de durabilidade, tais como carbonatação, pH da solução dos poros, penetração de cloretos, condutividade elétrica da solução dos poros, resistividade elétrica, resistência a elevadas temperaturas e atenuação da radiação. Os resultados físico-mecânicos apontam bom desempenho das argamassas com rejeitos, sobretudo em teores próximos a 50%. Os compósitos com rejeitos em teores acima de 25% apresentaram potencial aplicação em estruturas de concreto pesado. A resistividade elétrica foi reduzida ao se incorporar rejeitos devido à elevada condutividade elétrica da magnetita/hematita. Os comportamentos similares entre a profundidade de carbonatação e a porosidade indicaram teor ótimo entre 25% e 50% de rejeitos. A penetração de cloretos apontou discreto aumento nos teores 50% e 75% de rejeitos. Em elevadas temperaturas, os rejeitos sinalizaram boa estabilidade térmica e baixa capacidade de absorção de água. Quanto à atenuação da radiação, as amostras indicaram desempenho similar em relação ao coeficiente de atenuação linear e à camada semirredutora, além de bom desempenho nos teores 50% e 75% acerca do coeficiente de atenuação mássico. Portanto, os resultados sinalizam bom desempenho nos ensaios físico-mecânicos e de durabilidade em teores com, aproximadamente, 50% de substituição pelos rejeitos, indicando uma alternativa ecoeficiente para os rejeitos da mineração de nióbio. |
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Portanto, o objetivo deste estudo é avaliar a durabilidade de matrizes cimentícias com rejeitos de mineração de nióbio em substituição parcial ao material de preenchimento e ao agregado miúdo convencional. Os materiais foram caracterizados química e fisicamente, verificando-se que as amostras de rejeitos são ricas em barita e em magnetita/hematita, com alto teor de finos e elevada massa específica. A incorporação dos rejeitos ocorreu em substituições referentes a 25 , 50 e 75% (em volume) ao filler e à areia natural em argamassas cimentícias. Foram analisadas as propriedades físico-mecânicas, bem como os parâmetros de durabilidade, tais como carbonatação, pH da solução dos poros, penetração de cloretos, condutividade elétrica da solução dos poros, resistividade elétrica, resistência a elevadas temperaturas e atenuação da radiação. Os resultados físico-mecânicos apontam bom desempenho das argamassas com rejeitos, sobretudo em teores próximos a 50%. Os compósitos com rejeitos em teores acima de 25% apresentaram potencial aplicação em estruturas de concreto pesado. A resistividade elétrica foi reduzida ao se incorporar rejeitos devido à elevada condutividade elétrica da magnetita/hematita. Os comportamentos similares entre a profundidade de carbonatação e a porosidade indicaram teor ótimo entre 25% e 50% de rejeitos. A penetração de cloretos apontou discreto aumento nos teores 50% e 75% de rejeitos. Em elevadas temperaturas, os rejeitos sinalizaram boa estabilidade térmica e baixa capacidade de absorção de água. Quanto à atenuação da radiação, as amostras indicaram desempenho similar em relação ao coeficiente de atenuação linear e à camada semirredutora, além de bom desempenho nos teores 50% e 75% acerca do coeficiente de atenuação mássico. Portanto, os resultados sinalizam bom desempenho nos ensaios físico-mecânicos e de durabilidade em teores com, aproximadamente, 50% de substituição pelos rejeitos, indicando uma alternativa ecoeficiente para os rejeitos da mineração de nióbio.The operation and processing of ores is one of the main productive activities in Brazil. However, this sector can cause several environmental impacts, such as air pollution, contamination of the water table, suppression of vegetation, soil and relief degradation and damage to fauna and flora. In this context, niobium mining has a prominent position in the country, since more than 90% of the world production is in Brazilian deposits. The residues from this processing (from the magnetic separation, desliming and flotation steps) are disposed of in tailings dams, but may have potential application in construction materials. Therefore, the objective of this study is to evaluate the durability of cement matrices with niobium mining tailings in partial replacement of filler material and conventional fine aggregate. The materials were chemically and physically characterized, verifying that the tailings samples are rich in barite and magnetite/hematite, with a high content of fines and a high specific mass. The incorporation of the tailings occurred in substitutions referring to 25, 50 and 75% (in volume) of filler and natural sand in cementitious mortars. The physical-mechanical properties were analyzed, as well as the durability parameters, such as carbonation, pH of the pore solution, chloride penetration, electrical conductivity of the pore solution, electrical resistivity, resistance to high temperatures and radiation attenuation. The physical-mechanical results point to a good performance of the mortars with tailings, especially at levels close to 50%. The composites with tailings in contents above 25% showed potential application in heavy concrete structures. Electrical resistivity was reduced when incorporating tailings due to the high electrical conductivity of magnetite/hematite. Similar behavior between carbonation depth and porosity indicated an optimal content between 25% and 50% of tailings. The penetration of chlorides showed a slight increase in the levels of 50% and 75% of tailings. At high temperatures, the tailings showed good thermal stability and low water absorption capacity. As for radiation attenuation, the samples showed similar performance in relation to the linear attenuation coefficient and the semi-reducing layer, in addition to good performance in the 50% and 75% contents about the mass attenuation coefficient. Therefore, the results indicate good performance in the physical-mechanical and durability tests at levels with approximately 50% replacement by tailings, indicating an eco-efficient alternative for tailings from niobium mining.porUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em Construção CivilUFMGBrasilENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MATERIAIS E DA CONSTRUÇÃO CIVILConstrução civilMateriais de construçãoResíduosNióbioBaritaMagnetitaArgamassaDurabilidade (Engenharia)Reaproveitamento (Sobras, refugos, etc.)Rejeito de mineração do nióbioBaritaMagnetitaArgamassa cimentíciaDurabilidadeAproveitamento de resíduos na construção civilInfluência do rejeito de mineração de nióbio na durabilidade de matrizes cimentíciasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82118https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/51254/2/license.txtcda590c95a0b51b4d15f60c9642ca272MD52ORIGINALDissertação-FilipeSM.pdfDissertação-FilipeSM.pdfINFLUÊNCIA_DO_REJEITO_DE_MINERAÇÃO_DE_NIÓBIO_NA_DURABILIDADE_DE_MATRIZES_CIMENTÍCIASapplication/pdf5301914https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/51254/1/Disserta%c3%a7%c3%a3o-FilipeSM.pdf0264b41c67d61095a09a832d41919332MD511843/512542023-03-27 16:43:06.52oai:repositorio.ufmg.br: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ório de PublicaçõesPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2023-03-27T19:43:06Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false |
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