Comportamento geomecânico de rejeito de bauxita sob diferentes condições de confinamento e carregamento

Abstract

As atividades de mineração tem uma grande importância no cenário mundial, contribuindo para o desenvolvimento econômico e na produção de bens e serviços. Entretanto, seu processo produtivo possui como subproduto os rejeitos, que são armazenados nas barragens de rejeito ou empilhados à seco em pilhas compactadas. Com o aumento considerável da produção mineral no mundo, essas estruturas estão recebendo um volume cada vez mais elevado de rejeitos, impactando em suas alturas. A forma como estes rejeitos estão sendo dispostos têm acendido na comunidade geotécnica um sinal de alerta quanto à estabilidade e segurança dessas estrutura. Alguns dos pontos a serem melhor compreendidos são o comportamento desses rejeitos em estruturas com alturas elevadas, levando o material à um estado de confinamento em altas tensões e sua resistência à carregamento cíclicos. Nesse contexto, o presente trabalho objetiva caracterizar um rejeito de bauxita e entender seu comportamento frente à diferentes solicitações. Para isso, foram realizados ensaios de adensamento com carregamentos de até 4000 kPa, ensaios triaxiais com tensões variando de 25 kPa à 4000 kPa, com condições de cisalhamento drenado, não drenado e carregamentos cíclicos. Também foram realizados ensaios simple shear com tensões de confinamento variando de 25 kPa à 200 kPa. Foram também realizados ensaios com bender elements para avaliação da rigidez nas amostras. Neste trabalho, foi possível a realização de ensaios em amostras indeformadas e remoldadas, permitindo avaliar o efeito da reconstituição das amostras em laboratório. Os resultados mostraram que o rejeito de bauxita se classifica com o material silte-argiloso, não plástico, com média compressibilidade e com parâmetros de resistência quando solicitados à tensões efetivas superiores a 400 kPa inferiores aos parâmetros encontrados para solicitações até 400 kPa. O material apresentou quebra de grãos para tensões maiores, corroborando para uma linha do estado crítico não linear.

Mining activities are of great importance in the world, contributing to economic development. However, its production process has tailings as a by-product, which are stored in tailings dams or as dry compaction piles. With the considerable increase in mineral production in the world, these structures are receiving an increasingly higher volume of tailings, which increase their heights. The method as these tailings are being disposed are bring to the geotechnical community a warning sign regarding the stability and safety of these structures. It is needed a better comprehension about the behavior of these tailings in structures with high heights, leading the material to a state of high stresses and its resistance to cyclic loading. On this basis, the present work aims to characterize a bauxite tailing and understand its behavior. Onedimensional consolidated tests was carried out with loads up to 4000 kPa, triaxial tests with effective stress ranging from 25 kPa to 4000 kPa, with drained, undrained and cyclic loads shear conditions. In addition, simple shear tests were conducted with consolidation stresses ranging from 25 kPa to 200 kPa. Moreover, tests with bender elements were performed to evaluate the stiffness of the samples. In this work, tests were performed on undisturbed and remolded samples, allowing evaluating the effect of reconstitution of the samples in the laboratory. The results showed that bauxite tailings are classified as a silt-clay material, non-plastic and medium compressibility, with parameters when applied effective stresses up to 400 kPa lower than the parameters founded for loads higher than 400 kPa. The material showed grain break at higher stresses, contributing to a nonlinear critical state line.