Para o estudo, foram utilizadas amostras de rejeitos provenientes do beneficiamento de um minério de ferro do Quadrilátero Ferrífero. As amostras já se encontravam quarteadas e estavam armazenadas em sacos com aproximadamente 3,5 kg de material.
4.1.1. Análise granulométrica
A análise granulométrica foi realizada por meio de peneiramento a úmido e o material passante na peneira de 400# foi encaminhado para análise granulométrica no granulômetro a laser, Cilas 1064, que se encontra no Laboratório de Tratamento de Minérios no DEMIN/UFOP.
4.1.2. Análise mineralógica
A caracterização mineralógica do material foi realizada por meio de difratometria de raios-x, utilizando o difratômetro de raios-x da marca Panalytical, modelo X’Pert3Powder, que se encontra no Laboratório de Microscopia Ótica e Difração de Raios-x, localizado nas instalações do DEMIN/UFOP.
4.1.3. Densidade real dos grãos (Gs)
Para determinar a densidade real dos grãos (Gs) de cada amostra, foi utilizado o picnômetro a gás de Hélio marca Quantachrome modelo ULTRAPYC 1200e Versão 4.00, que se encontra no Laboratório de Propriedades Interfaciais no DEMIN/UFOP.
4.1.4. Limites de Atterberg
Primeiramente, a amostra foi preparada segundo a norma ABNT NBR 6457. Depois de seca, a mesma foi destorroada, utilizando o almofariz, e em seguida foi
52 passada na peneira de abertura 0,42 mm. Então parte dela foi utilizada para a determinação do limite de liquidez e outra parte para o limite de plasticidade, segundo a metodologia de Casagrande (CAPUTO,1988).
O ensaio para a determinação do limite de liquidez foi realizado conforme a norma ABNT NBR 6469. A amostra foi colocada em uma cápsula de porcelana, misturada com água destilada e homogeneizada com o auxílio de uma espátula. Em seguida, parte dela foi transferida para o aparelho de Casagrande, que foi calibrado antes de se iniciar o ensaio de acordo com a norma.
A amostra foi moldada na concha, de forma que ficasse com uma espessura de 10 mm. Foi utilizado um cinzel para abrir uma ranhura na sua parte central e então girou-se a manivela, que faz com que a concha seja golpeada contra a base do aparelho. Anotou- se o número de golpes necessários para que a ranhura se fechasse ao longo de 13 mm e retirou-se uma pequena quantidade de material deste local para a determinação da umidade. O restante do material foi colocado no almofariz novamente, homogeneizado com um pouco mais de água e o processo foi repetido até obter o número de pontos desejado.
Para determinar o limite de liquidez, foram plotados os resultados em um gráfico de teor de umidade versus número de golpes e, a partir disso, foi obtida a reta de ajuste. Com a equação desta reta, verificou-se a umidade correspondente à 25 golpes, que é por convenção o valor do limite de liquidez do material.
A determinação do limite de plasticidade foi realizada conforme a norma ABNT NBR 7180. A amostra foi colocada em uma cápsula de porcelana, misturada com água destilada e homogeneizada com o auxílio de uma espátula. Em seguida, retirou-se uma pequena quantidade de amostra, suficiente para moldar uma pequena bola com as mãos, e então rolou-a sobre uma placa de vidro esmerilhada, até que se transformasse em um cilindro de diâmetro igual a 3 mm. Se este diâmetro fosse atingido sem que se formassem fissuras no cilindro, o procedimento era repetido novamente, até que fosse obtido um cilindro que se fissurasse naquele diâmetro. Então o material era transferido para uma cápsula, pesado, e levado para a estufa para secar e, então, determinar o seu teor de umidade. Este procedimento foi repetido diversas vezes. Foi feita uma média dos valores, que, por definição, é o limite de plasticidade (CAPUTO, 1988).
53 Após obtido o limite de liquidez e de plasticidade, foi calculado o índice de plasticidade (IP), que é a diferença entre eles.
IP = LL - LP
Segundo Jenkins (apud CAPUTO, 1988), os solos são classificados em:
Fracamente plásticos: 1 < IP < 7
Medianamente plásticos: 7 < IP < 15
Altamente plásticos: IP >15 4.1.5. Ensaio de contração livre
O ensaio de contração livre (free shrinkage test), desenvolvido por Abu-Hejleh (1993) para determinar a curva de contração de solos finos moles, foi utilizado para obter o limite de contração do material, que é o teor de umidade a partir do qual uma redução na umidade não acarreta a redução no volume total do solo, ou seja, correspondente ao início da dessaturação do solo.
Para a realização deste ensaio, foi utilizado um recipiente com base de nylon, um cilindro removível de acrílico, com 11,5 cm de diâmetro e 6,2 cm de altura, e um colarinho também de acrílico, de mesmo diâmetro do cilindro e com 2,9 cm de altura, desenvolvido por Menezes (2013).
Antes de iniciar o ensaio, o recipiente foi untado com vaselina, de modo a diminuir a adesão da amostra com o mesmo, permitindo assim a contração livre. A amostra foi preparada com o teor desejado (foram feitas amostras com 36%, 55% e 60%), homogeneizada por alguns minutos e colocada no recipiente, onde foi permitida a sua sedimentação (para a de 36%) e adensamento. A camada de água sobrenadante que se formou após estes processos físicos foi sifonada para acelerar o processo de ressecamento e foi usado também um ventilador com o mesmo propósito.
A partir de então, foram feitas medidas diárias de peso e volume, utilizando uma balança de precisão, extensômetro e paquímetro, para acompanhar a perda de água e alterações de volume. Depois de alguns dias, constatou-se que não houve redução significativa no volume , então a amostra foi colocada para secar em estufa, numa
54 temperatura de 100 ºC, para a obtenção da massa seca, que foi utilizada no cálculo do teor de umidade. A Figura 33 ilustra os processos descritos acima.
Figura 33: (a) lama após sedimentação, (b) lama após retirada do colarinho e da água sobrenadante e (c) condição final da amostra