Molding conditions effect on the geomechanical behavior of uncemented and cemented iron ore tailings under low and high confining stresses

• Autor(a) principal: Bruschi, Giovani Jordi
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/263984
• topic: Rejeito de mineração; Moldagem; Comportamento geomecânico; Initial moisture content; Molding compaction energy; Iron ore tailings; Cemented mining tailings; Grain breakage analysis

A segurança de estruturas de contenção da área minerária é um tópico de discussão recorrente, que tem sido impulsionado ainda mais após os inúmeros acidentes relacionados com barragens de rejeito. Os rejeitos filtrados vêm ganhando atenção especial por representarem uma opção de menor risco físico em relação aos rejeitos convencionais ou pastosos. No entanto, os rejeitos de mineração ainda são conhecidos pela grave imprevisibilidade no que diz respeito a seu comportamento geotécnico; essa variabilidade resulta em diversas incertezas associadas à concepção dos projetos, independentemente da técnica de contenção utilizada. Assim, técnicas como a estabilização de solo podem auxiliar na melhoria e previsibilidade do comportamento geotécnico dos rejeitos de mineração. Diversas pesquisas vêm sendo desenvolvidas para materiais geotécnicos convencionais, como argilas, areias e siltes. No entanto, em relação aos rejeitos de mineração, os estudos ainda são escassos, principalmente estudos sobre as condições de moldagem e estado de tensão das misturas. Com isso, esta pesquisa buscou analisar a influência de diferentes condições de moldagem [lado seco da curva de compactação, teor de umidade ótimo (densidade máxima), teor de umidade ótimo (densidade reduzida) e lado úmido da curva de compactação] no comportamento geotécnico de rejeitos de minério de ferro não cimentados e cimentados sob baixas (p' = 300kPa) e altas tensões de confinamento (p' = 3000kPa). Para tanto, foram executados os seguintes ensaios: resistência à compressão não confinada (UCS), rigidez inicial (G0), condutividade hidráulica, compressibilidade, compressão axial triaxial e análise de quebra de grãos. Os resultados mostraram que o comportamento geomecânico dos rejeitos de mineração é diretamente afetado pela condição de moldagem. Para os ensaios UCS, as amostras de teor de umidade ótimo (densidade máxima) resultaram na maior resistência, seguidas pelas do teor de umidade ótimo (densidade reduzida), lado seco e do lado úmido; no entanto, esse comportamento não se repetiu para a rigidez, onde os corpos de prova do lado seco apresentaram os maiores valores, seguidos dos teores de umidade ótimos (máxima e reduzida) e do lado úmido. Por sua vez, nos testes de permeabilidade, o aumento da presença de água levou a uma diminuição da condutividade hidráulica para todos os corpos de prova analisados. O mesmo comportamento descrito para os ensaios UCS foi observado nos ensaios de compressibilidade, nos quais os corpos de prova com teor de umidade ótimo (densidade máxima) resultaram na maior resistência e menor deformação, seguidos pelos corpos de prova com teor de umidade ótimo (densidade reduzida), lado seco e lado úmido. Já nos ensaios triaxiais, os resultados de resistência seguem o padrão apresentado para UCS, enquanto os resultados de rigidez aludem ao comportamento descrito para G0. A análise granulométrica revelou que o fator mais influente na quebra dos grãos de rejeitos de minério de ferro é o movimento de cisalhamento das partículas e não a consolidação, como relatado para solos convencionais. Finalmente, a partir dos dados obtidos nesta pesquisa foi possível constatar que as condições iniciais de moldagem desempenham um papel fundamental no comportamento mecânico de rejeitos de minério de ferro cimentados e não cimentados.