CARACTERIZAÇÃO DE ESTÉRIL FILÍTICO COMO ..., Slides de Construção

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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS

UNIDADE ARAXÁ

LAURA BORGES COSTA

CARACTERIZAÇÃO DE ESTÉRIL FILÍTICO COMO

SUBSTITUIÇÃO DE CAL EM ARGAMASSA

ARAXÁ/MG

LAURA BORGES COSTA

CARACTERIZAÇÃO DE ESTÉRIL FILÍTICO COMO

SUBSTITUIÇÃO DE CAL EM ARGAMASSA

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia de Minas do Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais - CEFET/MG, como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel em Engenharia de Minas. Orientador: Prof. Me. Fábio de São José Coorientador: Prof. Me. Francisco de Castro Valente Neto ARAXÁ/MG 2019

DEDICO ESTE TRABALHO Aos meus pais, Delmo e Júnia, que não pouparam esforços para que esse sonho fosse realizado. Essa vitória é nossa!

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente aos meus pais, Júnia e Delmo, que nunca me deram qualquer ideia de que eu não poderia fazer ou ser o que quisesse. Obrigada por todo amor e carinho e por estarem sempre comigo, acreditando e dando apoio. Vocês são a minha maior inspiração. Ao meu irmão, Fred, que nunca mediu esforços para me auxiliar quando os conceitos de Engenharia Civil se fizeram presentes neste trabalho. Obrigada pela paciência, ajuda e compreensão. Você foi essencial para que esse trabalho pudesse ser concluído. Ao meu orientador, Professor Me. Fábio de São José por toda a compreensão e apoio, por todo o conhecimento transmitido e por ser sempre tão acessível e atencioso nos momentos em que precisei. À Mineração Dornas LTDA., em especial ao Rogério Bustamante, por ceder as amostras utilizadas, bem como todo apoio para que o trabalho fosse realizado, a oportunidade de estágio e todos os aprendizados adquiridos. Ao Professor Dr. Alexander Martin Silveira Gimenez pelo apoio e auxílio nos testes laboratoriais. A você toda minha admiração e gratidão. Aos meus amigos, em especial Ana Cláudia, Morgana e Cecília, que estiveram sempre ao meu lado durante a realização do trabalho. Por fim, agradeço a Deus porque sem Ele nada disso seria possível.

ABSTRACT

Brazil is a country with abundance of phyllite rocks and, therefore, present simple exploitation and beneficiation. In relation to applicability, the rock is widely used in ceramic industry and in construction. In the limestone mine of the company Mineração Dornas Ltda. in the municipality of Santa Rosa da Serra, MG, the phyllite is the sterile removed and piled up for the mining of limestone. Given this, the present work deals with the characterization of the material, as well as the proposal of application as a substitute for lime in coating mortars. For this, three substitutions were made, called F0, without the presence of phyllite, F50, with 50% of phyllite in the constitution and F75, with 75% of phyllite, which resulted in an increase in the uniaxial compression resistance of about 14.4% for the F50 and 30.7% for the F75. The technological characterization showed the SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 oxides and the minerals quartz, mica (fengite) and kaolinite as main constituents, which allowed to classify the phyllite as alumino iron silicate. In addition, by the thermal analysis, mass gains are observed by the desorption of water from the surface of the particles and the dehydroxylation of kaolinite, transforming into metacaulinite, as well as an exothermic event. Therefore, due to the chemical and physical aspects, the substitution of the phyllite is favorable. In the environmental aspect, the use of these material is even more favorable, for making feasible the use of a sterile, giving economic value to the phyllite of this mine. Keywords: Phyllite. Mortar. Exploitation of sterile. Technological characterization.

LISTA DE FIGURAS

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABCP Associação Brasileira de Cimento Portland ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas ANM Agência Nacional de Mineração ASE Área Superficial Específica B.E.T. (Brunauer, Emmett e Teller) Adsorção de Nitrogênio DNPM Departamento Nacional de Produção Mineral DRX Difratometria de Raios X DTA Análise térmica diferencial FRX Fluorescência de Raio-X MEV Microscopia Eletrônica de Varredura NBR Norma Brasileira Regulamentadora PPC Perda ao Fogo Por Calcinação ROM Run of Mine TGA Análises Termogravimétricas

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO

Filito é uma rocha metamórfica de baixo grau metamórfico, de granulação muito fina (pelítica), composta basicamente por micas, caulinita, clorita, quartzo e feldspatos. Seu nome deriva do grego phýllon , que significa “rocha foliada”. Apresenta estrutura foliada, além de brilho lustroso ou sedoso. De acordo com sua concentração mineralógica, apresenta diversas colorações, dentre elas branco, creme, rosado, roxo, cinza e preto. É uma rocha intermediária entre a ardósia e xisto na evolução metamórfica de pelitos, por isso possui características e propriedades de ambas. (Ribeiro et al ., 2000) Por ser uma rocha abundante no Brasil e de simples rota de explotação e beneficiamento, o que resulta em um baixo valor agregado do minério, o filito vem sendo empregado na indústria cerâmica como substituto parcial das argilas brancas e caulim, na indústria de construção civil na integração de argamassas em assentamentos, emboço e reboco, como carga de ração animal, adubos, sal mineral, borrachas e refratários (MELO e THAUMATURGO, 2012). Sua composição e textura variam entre jazidas e até mesmo dentro de uma mesma reserva. Essa variabilidade confere características próprias a cada minério. Surge, a partir disso, a necessidade de caracterizar tecnologicamente o minério, a fim de conhecer suas propriedades de interesse. Os estudos de caracterização tecnológica têm como finalidade analisar a exequibilidade técnica de processamento de um minério, ou seja, técnicas que visam preparar granulometricamente, concentrar ou purificar minérios por métodos físicos ou químicos sem alterar essencialmente a constituição química os minerais, bem como otimizar os mesmos métodos e assim apontar informações necessárias para o desenvolvimento de uma rota do processo. Além disso, outro propósito é definir aplicações industriais, tendo em vista as características do material estudado. Esses são, em linhas gerais, os objetivos propostos para esse trabalho, tendo em foco o filito que até então é considerado estéril na mina de calcário do município de Santa Rosa da Serra - MG. Para que o calcário, produto principal da mina, seja lavrado, é necessário que a lente de filito encontrada acima do minério seja retirada. O material retirado é disposto em estruturas

denominadas pilhas de estéril. Essas são estruturas que surgem devido à necessidade de realocação do estéril para que a rocha industrial (calcário) seja lavrada. Tal deslocamento de material resulta em um aumento no custo operacional da mina (ZYL, 1993). A fim de minimizar os custos, eram adotadas estruturas simples, comumente denominadas de “bota- fora”, que resultam em impactos ambientais consideráveis (NUNES, 2014). Devido aos numerosos acidentes resultantes da metodologia de construção das pilhas de estéril e da responsabilidade ambiental, o trabalho de planejamento e o projeto de uma pilha de estéril se tornaram mais rigorosos (ARAGÃO, 2008). Tendo em vista todos os impactos associados à disposição de estéril em pilhas, fica evidenciado, mais uma vez, a importância da caracterização da rocha filítica, a fim de propor uma utilização do material.

40%. Enquanto isso, na reserva inferida o nível de confiabilidade é baixo e o erro pode ser superior a 40%. É dita como lavrável uma reserva cuja exploração se comprova economicamente e tecnicamente viável. Tabela 1 - Reservas minerais Reserva (t) Medida Indicada Inferida Lavrável 2010 43.286.760 69.988.782 6 9.041.667 50.851. 2011 43.922.118 71.383.390 69.635.943 40.703. 2012 46.145.302 71.383.390 69.635.943 52.467. 2013 53.064.974 88.235.766 73.054.5 48 59.708. 2014 57.940.373 88.235.766 72.615.792 63.164. Fonte: Adaptado de BRASIL, Departamento Nacional de Produção Mineral, 2017. A produção bruta e beneficiada em tonelada, bem como os valores bruto, beneficiado e total de filito em Minas Gerais nos anos de 2010 a 2014 estão representados na Tabela 2. Tabela 2 - Quantidade e valor da produção mineral comercializada Produção Bruta Produção Beneficiada Valor Quantidade (t) Valor (R$) Quantidade (t) Valor (R$) Total (R$) 2010 25.787 114.615 178.535 9.194.219 9.308. 2011 64.860 977.828 165.378 9.972.803 10.950. 2012 88.898 2.343.834 92.146 9.024.665 10.368. 2013 104.706 3.531.069 108.875 9.957.918 13.488. 2014 130.486 3.630.843 106.314 9.376.721 13.007. Fonte: Adaptado de BRASIL, Departamento Nacional de Produção Mineral, 2017. Nas Tabela 3 e Tabela 4 está representado o porte das indústrias mineradoras e das usinas beneficiadoras de filito no estado de Minas Gerais nos anos de 2010 a 2014, onde é

considerado de grande porte quando a produção máxima bruta (ROM) ou de produto beneficiado produzido é maior que 1.000.000 t/ano. Para empresas de médio porte, esse valor está entre 100.000 t/ano e 1.000.000 t/ano. Já as de pequeno porte tem valor entre 10. t/ano até 100.000 t/ano, enquanto as consideradas micro porte produzem abaixo de 10. t/ano. Tabela 3 - Porte e modalidade de lavra das minas Grande Médio Pequeno Micro Total 2010 0 1 3 0 4 2011 0 1 2 2 5 2012 0 1 3 5 9 2013 0 0 7 6 13 2014 0 0 7 9 16 Fonte: Adaptado de BRASIL, Departamento Nacional de Produção Mineral, 2017. Tabela 4 - Porte das usinas Grande Médio Pequeno Micro Total 2010 0 1 3 3 7 2011 0 1 4 6 11 2012 0 0 3 1 4 2013 0 0 4 1 5 2014 0 0 4 0 4 Fonte: Adaptado de BRASIL, Departamento Nacional de Produção Mineral, 2017. 2.2. Contexto Geológico O filito em estudo está localizado na Fazenda Pedras, delimitada pelas coordenas geográficas 19°35' 55. 22 '' S e 46°03' 31 .99'' W, a 5 km do município de Santa Rosa da Serra, região centro- oeste de Minas Gerais. A empresa responsável pela explotação e depósito do filito é a Dornas Mineração Ltda, que atua no ramo de mineração desde 2008. Seu produto principal é a brita,

Figura 2 - Imagem de satélite da Fazenda Pedras, adaptado de Instituto Estadual de Florestas, 201 7. Figura 3 - Filito sobre calcário. A região está inserida nos domínios do Cráton do São Francisco, em sua borda oeste, onde predominam rochas sedimentares neoproterozóicas pertencentes ao Grupo Bambuí, podendo ocorrer também rochas sedimentares e ígneas de idade cretácica, bem como cobertura

cenozóica. A área está representada na Folha Luz (SE- 23 - YD-V), em Anexo A, numa escala de 1:100000. Na Figura 4 está representada a situação da Folha Luz em relação ao Cráton do São Francisco. A região I representa o Embasamento com idade maior que 1.8 Ga. Em II, ilustra a Bacia do São Francisco, e em III, a Cobertura Fanerozóica. Figura 4 - Situação da Folha Luz em relação ao Cráton do São Francisco, adaptado de KUCHENBECKER e PEDROSA-SOARES, 2013. As rochas do Grupo Bambuí, em especial de áreas mais a sul, são predominantemente calcárias. Na região de Luz, porém, há uma dominância de rochas pelíticas, ficando os carbonatos restritos a lentes de dimensões variadas. 2.3. Pilha de estéril É denominado estéril o material não processado que não possui valor econômico agregado, proveniente da etapa de lavra, especialmente do processo de decapeamento de jazidas a fim