Análise do comportamento mecânico e hidráulico de codisposição de resíduos de mineração

Abstract

A complexidade do comportamento de barragens de rejeitos de mineração, construídas pela técnica de disposição hidráulica, e as recorrentes rupturas dessas estruturas, destacam a importância de se garantir uma segurança aprimorada por meio de técnicas avançadas de disposição. Embora o método de co-disposição tenha sido explorado para diferentes substâncias minerais, como minério de ferro no Brasil, existe uma lacuna considerável na literatura quanto à sua aplicação em lamas, rejeitos e estéreis provenientes de operações de mineração de fosfato e outros minerais. O presente estudo concentrou-se na análise de amostras provenientes de três fontes distintas de mineração: uma mina de fosfato no Brasil, uma mina de carvão mineral e outra mina de fosfato, ambas localizadas na Austrália. Dentre os objetivos, buscou-se identificar a proporção ótima para as misturas entre estéril e rejeito, estéril e lama, e entre diferentes tipos de lamas, de modo a avaliar o comportamento mecânico e hidráulico em comparação com materiais individuais. Foram realizados ensaios abrangentes de caracterização física, química, microestrutural e mineralógica nas amostras da mineração no Brasil, enquanto que as demais amostras foram submetidas análises mais simplificadas. O comportamento mecânico foi avaliado por meio de análises dos resultados dos ensaios de cisalhamento direto e triaxiais, enquanto que o comportamento hidráulico por ensaios de permeabilidade, sucção e ensaios em um consolidômetro de grande dimensão. Observou-se que a co-disposição de resíduos de mineração pode resultar em materiais com comportamento mecânico dominado pelos estéreis ou pelos materiais mais grosseiros, dependendo da proporção da mistura, sugerindo que a codisposição pode ser uma estratégia eficaz para gestão de resíduos de mineração. Além disso, o comportamento hidráulico revelou uma alta capacidade de drenagem dos materiais, bem como uma dissipação dos excessos de poropressões ao longo do tempo. Adicionalmente, para reproduzir o comportamento tensão-deformação da co-disposição, calibrou-se o modelo constitutivo Norsand, tendo como referência os resultados dos ensaios triaxiais. Este estudo contribuiu com informações para otimizar as práticas de co-disposição de resíduos de mineração, abordando aspectos essenciais do comportamento mecânico e hidráulico em misturas de diferentes materiais, além de análises numéricas de calibração de modelos constitutivos.