Avaliação do comportamento geotécnico de um aterro experimental de rejeito filtrado de flotação de minério de ferro

Abstract

O setor mineral enfrenta o desafio de garantir a mineração de forma sustentável, com práticas de engenharia que possam reduzir o dano potencial associado à operação de estruturas geotécnicas. Mediante esse cenário, a construção de aterros experimentais se apresenta como uma alternativa para compreensão do desempenho do rejeito filtrado durante a disposição e após compactação em camadas para formação de empilhamentos. O presente estudo aborda a construção de um aterro experimental de rejeito filtrado de flotação de minério de ferro construído com o objetivo de avaliar o comportamento da estrutura em termos de comportamento geotécnico e trabalhabilidade do material para, posteriormente, estabelecer critérios e parâmetros para o projeto de pilha de rejeito filtrado compactado. As camadas foram executadas de modo a apresentar grau de compactação mínimo de 98% e foram realizados ensaios para o controle de qualidade por camada. Além do monitoramento piezométrico, foram realizados sondagem geofísica, ensaios de campo e coleta de amostras deformadas e indeformadas para condução de ensaios de laboratório. Quanto à trabalhabilidade, o grau de compactação requerido foi atingido com cinco passadas do rolo compactador e sem problemas com relação à operação do material. Nota-se elevada perda de umidade durante o manuseio do rejeito filtrado, com execução de algumas camadas abaixo da umidade ótima. O rejeito foi caracterizado como uma areia fina siltosa, mal graduada e sem plasticidade. A condutividade hidráulica saturada obtida nos ensaios triaxiais é de 10-3 cm/s e a determinação da curva característica pelo método do papel filtro foi bem ajustada considerando os resultados das amostras reconstituídas com grau de compactação de 95% e amostras in situ. Os ensaios triaxiais CID e CIU nas amostras in situ indicam que a resistência ao cisalhamento é oriunda do ângulo de atrito (37º), sendo o intercepto coesivo nulo, apresentando comportamento dilatante e sem tendência de geração de excesso de poropressão. Os resultados dos ensaios triaxiais CIU nas amostras reconstituídas com grau de compactação de 95% indicam ângulo de atrito de 32°, ou seja, 5% inferior ao ângulo de atrito dos corpos de prova de amostras in situ. Os ensaios CPTu confirmam a elevada resistência do rejeito filtrado de flotação, comportamento dilatante no corpo do aterro e sem potencial de liquefação. A instrumentação geotécnica demonstra que a variação de poropressão positiva durante a execução do aterro foi irrisória, resultado coerente com a compactação do aterro abaixo da umidade ótima.