Estudo da adição de rejeito de minério de ferro para produção de compósitos cimentícios de alto desempenho

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Tipo

Dissertação de mestrado

Título alternativo

Study of admixture with the iron ore waste to production of high performance cement composites

Primeiro orientador

Membros da banca

José Maria Franco de Carvalho
Fernando do Couto Rosa Almeida

Resumo

O minério de ferro tem uma grande importância para o Brasil, sendo o segundo maior país produtor do mundo. Contudo, a mineração gera um elevado volume de rejeito, causando grandes riscos a população local e também, diversos impactos ambientais. Sendo assim, o setor da construção civil apresenta-se como uma alternativa para a destinação do Rejeito de Minério de Ferro (Iron Ore Tailings - IOT), onde pode reduzir os impactos sócios econômicos, ambientais. Em razão disto, este trabalho tem como objetivo produzir argamassas estruturais de alto desempenho, com uso de adição mineral dos rejeitos de mineração de ferro in natura, sendo adotado os conceitos de empacotamento de partículas. Analisar os compostos hidratados, suas propriedades mecânicas e indicadores de durabilidade ao longo do tempo, aos 7, 28 e 112 dias. Executou-se análises de caracterização dos materiais, a saber: composição química, características físicas e mineralógica. Estudou-se as propriedades mecânicas, indicadores de durabilidade e compostos hidratados. Constatou-se a granulometria fina do rejeito de 4,7 µm; a sua área superficial de 35,133 m²/g; sua densidade de 3,85 g/cm³; sua composição química de 48% de Fe2O3 e 21,20% de SiO2. Para a idade de 112 dias, a argamassa de rejeito de minério de ferro obteve os seguintes resultados: porosidade 1,64%; 1,51% quantitativo de porosidade por meio de análise de imagens de MEV; 0,68% de absorção de água por imersão; 0,04% do coeficiente de capilaridade; 95,42 MPa para resistência à compressão; 8,26 MPa para a resistência à tração na flexão; 833 kΩ.cm na resistividade elétrica superficial; 1.973 Ω.m. para resistividade elétrica volumétrica; 1,38mg de perda de massa de hidróxido de cálcio; 1,32 mg de perda de massa de carbonato de cálcio. Portanto, ao longo da idade, a argamassa de rejeito de minério de ferro teve uma tendência de melhorar as suas propriedades mecânicas e de indicadores de durabilidade. Podendo ser utilizado como adição mineral, por meio de empacotamento de partículas para produzir argamassa de alto desempenho estrutural.

Abstract

Iron ore is of great importance to Brazil, being the second largest producing country in the world. However, mining generates a high volume of waste, causing great risks to the local population and also various environmental impacts. Therefore, the civil construction sector presents itself as an alternative for the disposal of Iron Ore Tailings (Iron Ore Tailings - IOT), which can reduce socio-economic and environmental impacts. Because of this, this work aims to produce high-performance structural mortars, using mineral admixture from raw iron mining tailings, adopting the concepts of particle packaging. Analyze the hydrated compounds, their mechanical properties and durability indicators over time, at 7, 28 and 112 days. Material characterization analyzes were carried out, namely: chemical composition, physical and mineralogical characteristics. Mechanical properties, durability indicators and hydrated compounds were studied. The fine grain size of the waste was found to be 4.7 µm; its surface area of 35.133 m²/g; its density is 3.85 g/cm³; its chemical composition of 48% Fe2O3 and 21.20% SiO2. For the age of 112 days, the iron ore tailing mortar obtained the following results: porosity 1.64%; 1.51% quantitative porosity through SEM image analysis; 0.68% water absorption by immersion; 0.04% of the capillarity coefficient; 95.42 MPa for compressive strength; 8.26 MPa for flexural tensile strength; 833 kΩ.cm in surface electrical resistivity; 1,973 Ω.m. for volumetric electrical resistivity; 1.38mg of calcium hydroxide mass loss; 1.32 mg of calcium carbonate mass loss. Therefore, over time, iron ore waste mortar has tended to improve its mechanical properties and durability indicators. It can be used as a mineral admixture, through particle packaging to produce high structural performance mortar.

Assunto

Construção civil, Materiais de construção, Durabilidade (Engenharia), Minérios de ferro, Reaproveitamento (sobras, refugos, etc), Resíduos de mineração

Palavras-chave

Rejeito de minério de ferro, Aproveitamento de rejeitos, Adição mineral, Argamassa estrutural, Compostos de hidratação

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