Estudo do Potencial de Liquefação de Rejeitos de Minério de Ferro sob Carregamento Estático

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Publicada em 13/04/2005

Discente: Eleonardo Lucas Pereira

Resumo:

A região conhecida como Quadriláreto Ferrífero, no estado de Minas Gerais, compreende uma área aproximada de 7000 km² e é caracterizada pela sua enormidade de riquezas minerais, com destaque para as imensas reservas de minério de ferro. A exploração sistemática desses minerais, proporcionada pelos investimentos em tecnologias, vem trazendo, além de um ganho em produtividade, uma geração cada vez maior de rejeitos gerados no processo. A estocagem ou a disposição desses rejeitos constitui uma problemática à parte, uma vez que exige cuidados quanto à segurança e estabilidade dos depósitos. Os riscos relacionados a eventuais rupturas desses sistemas de contenção podem representar consideráveis prejuízos de ordem ambiental. Além da possibilidade de saturação completa, os rejeitos granulares dispostos podem também apresentar densidades relativamente baixas, favorecendo, desta forma, a ocorrência de fenômenos associados à liquefação. Nesse sentido, o conhecimento dos mecanismos de rupturas dos sistemas de contenção de rejeitos, associadas à liquefação, constitui uma condição relevante para a garantia de condições de segurança e, consequentemente, redução de impactos ambientais negativos causados por eventuais rupturas desses sistemas. O fenômeno da liquefação está diretamente relacionado à perda repentina da resistência dos materiais granulares, fofos e saturados, induzida por uma redução significativa das tensões efetivas e, em conseqüência, por um desenvolvimento de elevadas poropressões. O mecanismo, em muitos casos, é causado pelos efeitos de vibrações, associadas os eventos sísmicos ou detonações. Por outro lado, em regiões assísmicas, caso do Quadrilátero Ferrífero, o fenômeno pode ocorrer mesmo sob carregamentos estáticos. Para a investigação da susceptibilidade à liquefação dos rejeitos granulares de minério de ferro, foram coletadas amostras em seis diferentes sistemas de contenção da região do Quadriláreto Ferrífero e realizado um amplo programa experimental. Os estudos consistiram de séries de ensaios triaxiais não-drenados, em amostras adensadas isotropicamente. Os resultados obtidos são apresentados e discutidos nesta dissertação, constatando-se a possibilidade de ocorrência do fenômeno em rejeitos de minério de ferro e demonstrando a consistência das metodologias de avaliação adotadas.

Abstract:

The region known as Quadrilátero Ferrífero, in the state of Minas Gerais, Brazil, extends over an area of 7000 km² and it is distinguished by its huge ore deposits, particularly iron ore. New technologies for ore production have led to a continuous increase in productivity, but also have conduced to an increase in the mining tailings prodution. The appropriate storage and disposition of these mining tailings is a big issue, since it demands special care in terms of general safety and stability. Possible failure of tailings containment systems can lead to significant negative environmental impacts. Besides its capacity for complete water saturation, the disposed granular tailings can be found in relatively low densities, which, in turn, can lead to liquefaction process. In this way, it is relevant to understand the failure mechanisms associated to the tailings liquefaction so as to assure reasonable safety conditions and reduce environmental impacts. The liquefaction process is strictly related to the abrupt loss of shear strength of loose, saturated and coarse grains. It is induced by a significant decrease in the effective stress and the consequent increase in pore pressure, which, in turn, can be related to vibration, seismic events and the use of explosives. Liquefaction may also be present in non seismic regions, as the case of the Quadrilátero Ferrífero, due to static loading. In this work iron ore tailings were investigated for their susceptibility to liquefaction. For that, tailings samples were collected in six different tailing containment systems of the Quadrilátero Ferrífero, followed by an extensive laboratory program. Many series of triaxial tests under undrained conditions were performed in isotropically consolidated samples. The results of these tests are presented and discussed in this Dissertation, showing that the occurrence of liquefaction is a possibility for iron ore tailings, corroborating also the methods used for evaluating this phenomenon.

Áreas de Concentração:

- Geotecnia Aplicada à Mineração

Orientadores:

- Romero César Gomes
- Luis Fernando Martins Ribeiro

Outros Participantes:


Nucleo de Geotecnia da Escola de Minas | Campus Universitário Morro do Cruzeiro, S/N | Ouro Preto/MG - 35.400-000
Mestrado Acadêmico / Doutorado - 031 3559-1164
Mestrado Profissional - 031 3559-1508