Estudos de comportamento mecânico de rejeito de minério de ferro pelo método dos elementos discretos

Abstract

O presente trabalho estudou a relação das principais medidas físicas microscópicas no comportamento mecânico de rejeitos de minério de ferro pelo método dos elementos discretos (MED). O programa bidimensional Particle Flow Code (PFC2D), da empresa Itasca, foi utilizado para as simulações numéricas da campanha de laboratório no que tange aos ensaios triaxiais drenados em amostras de rejeito arenoso de minério de ferro. No modelo MED, foram simulados ensaios de compressão biaxial drenada em amostras numéricas geradas proporcionalmente com a mesma distribuição granulométrica dos rejeitos e com densidade relativa entre 60-65% para as tensões de confinamento de 100, 200 e 400kPa, que representam as mesmas condições adotadas pelos ensaios de laboratório. A fim de representar o efeito das irregularidades características dos grãos de rejeitos, foi utilizado o modelo de contato Rolling Resistance Linear Contact Model (RRLCM). As propriedades micromecânicas da amostra numérica, tais como a rigidez normal, de cisalhamento e de resistência ao rolamento, e o coeficiente de atrito de rolamento, foram selecionadas a partir de uma metodologia proposta para calibração do modelo, a fim de se reproduzir o comportamento mecânico geral observados pelos ensaios de laboratório nos rejeitos. O comportamento mecânico macroscópico foi avaliado no modelo MED a partir da rede de forças de contato, dos vetores de velocidade, da resistência ao rolamento, da rotação das partículas e número de coordenação medidos a partir das interações partícula-partícula e partícula-parede. Durante as simulações dos ensaios biaxiais drenados, também foi possível identificar a localização e a inclinação da banda de cisalhamento formada. Em conclusão, os resultados obtidos a partir do modelo MED utilizando o modelo RRLCM indicam boa concordância entre a resposta tensão-deformação e os dados experimentais dos ensaios de laboratório, embora as curvas de deformação volumétrica não tenham conseguido representar totalmente a deformação volumétrica dos rejeitos devido as hipóteses simplificadoras adotadas para elaboração do modelo. Em suma, o presente trabalho fornece uma base de partida para novas investigações de rejeitos de mineração utilizando o MED.