Influência da oxidação no comportamento mecânico de rejeitos de minério de ferro

Abstract

Com a intenção de aprofundar a compreensão sobre os impactos ambientais e de segurança relacionados ao armazenamento de rejeitos de minério de ferro, esta dissertação explora como a oxidação afeta suas propriedades geomecânicas. Através de uma metodologia experimental rigorosa, que incluiu análises de caracterização granulométrica, testes de compressão triaxial e estudos microestruturais, este trabalho investiga a interação complexa entre oxidação e comportamento mecânico dos rejeitos. Os resultados evidenciam que a oxidação altera significativamente tanto as propriedades físicas quanto mecânicas dos rejeitos. Foi observado que amostras oxidadas demonstram uma diminuição na resistência ao cisalhamento, com um aumento correspondente na concentração de ferro, sugerindo que a oxidação contribui para a alteração da microestrutura dos rejeitos. Especificamente, os testes de resistência revelaram que o ângulo de atrito interno diminuiu com a oxidação, enquanto o intercepto coesivo apresentou variações menos previsíveis. Além disso, as análises microestruturais, utilizando Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia por Dispersão de Energia de Raios-X (EDS), confirmaram as mudanças na composição química, especialmente um enriquecimento em ferro nos rejeitos oxidados. Estas descobertas têm implicações profundas para a gestão de rejeitos de minério de ferro, sugerindo que a oxidação pode comprometer a estabilidade a longo prazo dos depósitos de rejeitos. Este estudo conclui que é essencial considerar a oxidação nas estratégias de manejo de rejeitos, enfatizando a necessidade de desenvolver métodos de mitigação que abordem as transformações químicas e mecânicas induzidas pela oxidação. Dessa forma, esta pesquisa oferece contribuições significativas para o campo da geotecnia e gestão de rejeitos, propondo uma nova perspectiva sobre como a oxidação influencia a estabilidade de rejeitos de minério de ferro. Além de avançar no entendimento científico, os resultados fornecem uma base sólida para futuras investigações e para o desenvolvimento de práticas de manejo mais seguras e ambientalmente responsáveis. Palavras-chave: Minério de ferro. Quadrilátero Ferrífero. Características físicas. Ensaios triaxiais. Oxidação.With the intention of deepening the understanding of the environmental and safety impacts related to the storage of iron ore tailings, this dissertation explores how oxidation affects their geomechanical properties. Through a rigorous experimental methodology, which included granulometric characterization analyses, triaxial compression tests, and microstructural studies, this work investigates the complex interaction between oxidation and the mechanical behavior of tailings. The results show that oxidation significantly alters both the physical and mechanical properties of the tailings. It was observed that oxidized samples demonstrate a decrease in shear strength, with a corresponding increase in iron concentration, suggesting that oxidation contributes to the alteration of the tailings' microstructure. Specifically, the strength tests revealed that the internal friction angle decreased with oxidation, while the cohesive intercept showed less predictable variations. Furthermore, microstructural analyses, using Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS), confirmed the changes in chemical composition, especially an enrichment in iron in the oxidized tailings. These findings have profound implications for the management of iron ore tailings, suggesting that oxidation can compromise the long-term stability of tailings deposits. This study concludes that it is essential to consider oxidation in tailings management strategies, emphasizing the need to develop mitigation methods that address the chemical and mechanical transformations induced by oxidation. In this way, this research offers significant contributions to the field of geotechnics and tailings management, proposing a new perspective on how oxidation influences the stability of iron ore tailings. Besides advancing scientific understanding, the results provide a solid foundation for future investigations and for the development of safer and environmentally responsible management practices. Keywords: Iron ore. Quadrilátero Ferrífero. Index properties. Triaxial test. Oxidation.