Análise mecânica e microestrutural de rejeito de minério de ouro estabilizado com solução polimérica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Alelvan, Giovanna Monique
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: https://repositorio.unb.br/handle/10482/43456
Resumo: Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2021.
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spelling Análise mecânica e microestrutural de rejeito de minério de ouro estabilizado com solução poliméricaRejeitos de mineraçãoGeotecniaComportamento mecânicoTese (doutorado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2021.Os desastres relacionados ao armazenamento de rejeitos da mineração ocorridos nos últimos anos despertaram o interesse da Geotecnia em técnicas para reuso destes resíduos como materiais construtivos. O desafio é grande visto a enorme quantidade de material gerada e, normalmente, grandes distâncias médias de transporte. Contudo, técnicas de estabilização e reforço são alternativas promissoras para destinar pelo menos parte desse material a obras geotécnicas. Neste sentido, esta tese avalia o comportamento mecânico e microestrutural de um rejeito de minério de ouro no estado puro e estabilizado com uma solução polimérica ainda não aplicada na literatura nessas condições. Avaliou-se ainda a melhoria deste compósito com o uso de cal (prática de campo para solos argilosos estabilizados com este polímero) e com reforço de fibras de polipropileno. Os compósitos foram investigados utilizando a metodologia do experimento fatorial 2k estabelecendo dois níveis para os fatores: teor polimérico (6% e 9%), tempo de cura (7 e 28 dias) e massa específica (1,7 g/cm³ e 1,8 g/cm³). Esses materiais primeiramente foram caracterizados por meio da determinação da granulometria, da massa específica e da curva de compactação na energia Proctor Normal. Para a análise mecânica foram conduzidos ensaios de resistência à compressão simples, cisalhamento direto, sucção total e determinação do módulo a pequenas deformações. A caracterização mineralógica foi feita com os ensaios de Difração de Raios-X e Espectrometria de Fluorescência de Raios-X. A análise microestrutural contou com ensaios de Microtomografia Computadorizada, Microscopia Eletrônica de Varredura e Microscopia Ótica. A análise química avaliou os valores do pH pelo método do pHmetro e o desempenho térmico pela Análise Termogravimétrica. Os resultados dos ensaios indicam a viabilidade do uso deste estabilizante como opção para reuso dos rejeitos de minério de ouro em estruturas geotécnicas. A resistência a compressão simples do compósito atingiu valores próximos a 2 MPa, especialmente para um teor polimérico de 9% em massa. A inserção das fibras poliméricas no compósito rejeito-polímero melhorou consideravelmente o comportamento dúctil do material. Os resultados do ensaio de cisalhamento direto demonstraram que a atuação do polímero está no efeito coesivo gerado nas partículas. Os resultados de microtomografia confirmam essa constatação, indicando ainda queda na porosidade e, portanto, na permeabilidade do material estabilizado. Por fim, observa-se que o manejo desta solução é simplificado em campo, sendo que sua aplicação requer apenas técnicas e equipamentos comuns na prática geotécnicaTo develop a more sustainable mining industry, alternatives for waste disposal need to be considered. The main challenge is the enormous amount of waste generated. Therefore, the use of tailings as construction materials in geotechnical structures is an alternative that requires immediate investigation. Reinforcement and stabilization techniques are necessary to improve the geotechnical characteristics of the tailings. In this sense, this thesis evaluates the mechanical and microstructural behavior of gold ore tailings in the pure state and stabilized with a polymeric solution still not reported in the literature. The improvement of this composite was also evaluated with the use of lime (field practice for clay soils stabilized with this polymer) and with the reinforcement of polypropylene fibers. The composites were investigated using the methodology of factorial experiment 2k establishing two levels for the factors: polymer content (6% and 9%), curing time (7 and 28 days), and specific mass (1.7 g/cm³ and 1.8 g/cm³). These materials were firstly characterized by determining the grain size distribution, the specific unit mass, and the compaction curve in Normal Proctor energy. For the mechanical analysis, tests were conducted for unconfined compressive strength, direct shear test, total suction, and determination of the modulus at small strains. The mineralogical characterization was done with X-ray diffraction and X-ray Fluorescence Spectrometry tests. Microstructural analysis was carried out using X-ray Microtomography, Scanning Electron Microscopy, and Optical Microscopy tests. The chemical analysis evaluated the pH values and the thermal performance by Thermogravimetric Analysis. The test results indicate the feasibility of using this stabilizer as an option for the reuse of gold ore tailings in geotechnical structures. The unconfined compressive strength of the composite reached values close to 2 MPa, especially for a polymer content of 9% by mass. The insertion of polymeric fibers in the tailings-polymer composite considerably improved the ductile behavior of the material. The results of the direct shear test showed that the performance of the polymer is in the cohesive effect generated in the particles. The microtomography indicated a decrease in porosity and, therefore, in permeability of the stabilized material. Finally, the application of this technique in the field is simple, and requires only common equipment for geotechnical practice.Faculdade de Tecnologia (FT)Departamento de Engenharia Civil e Ambiental (FT ENC)Programa de Pós-Graduação em GeotecniaCasagrande, Michéle dal ToéConsoli, Nilo Cesargiovannaalelvan@gmail.comAlelvan, Giovanna Monique2022-04-14T17:30:27Z2022-04-14T17:30:27Z2022-04-142022-02-03info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfALELVAN, Giovanna Monique. Análise mecânica e microestrutural de rejeito de minério de ouro estabilizado com solução polimérica. 2022. xxii, 171 f., il. Tese (Doutorado em Geotecnia) — Universidade de Brasília, Brasília, 2022.https://repositorio.unb.br/handle/10482/43456A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-02-20T16:47:57Zoai:repositorio.unb.br:10482/43456Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-02-20T16:47:57Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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