A crescente preocupação ambiental e a atual crise energética fazem com que indústrias, de um modo geral, intensifiquem esforços para maximização de processos de produção e reutilização de subprodutos gerados. Na siderurgia a produção do aço é realizada por meio da extração do minério de ferro adicionando-se fundentes, gerando como subproduto uma ganga em forma de escória de alto forno. Na presente pesquisa foram compostas misturas de concreto compactado com rolo CCR visando o emprego como base de pavimentos, utilizando três diferentes materiais de granulometria miúda: areia natural, areia industrial e escória granulada de alto forno (com dimensão máxima de 4,8 mm) nas quantidades de 50 % e 100 %; para fins de análise da influência destas diferentes areias foram confeccionados corpos de prova cilíndricos e prismáticos moldados na umidade ótima e no ramo seco da curva de compactação. Foram investigados parâmetros referentes à umidade de compactação, massa específica, resistências à tração indireta e à tração na flexão, módulos de elasticidade por pulso ultrassônico, além de módulos de elasticidade estáticos obtidos a partir de curvas tensão-deformação e por analogia de Möhr (medida de flecha em vigotas em flexão). Visando avaliar a aplicabilidade dos CCR estudados, em especial aquele com escória, foi utilizado o programa computacional MnLayer (para análise de tensões em pavimentos asfálticos) empregando camada de base rígida em CCR para estruturas de pavimentos sujeitos à ação de cargas do tráfego de veículos rodoviários, portuários e aeroportuários, observando a influência dos três tipos de agregados miúdos no nível de tensões da camada cimentada, o que depende em grande parte do módulo de elasticidade da camada de base. Observou-se queda nas resistências dos CCR quando da incorporação de 50 % ou 100 % de escória granulada; por outro lado, essas misturas apresentaram ganhos de resistência em idades mais avançadas em comparação a misturas que empregaram areias natural ou industrial. O módulo de elasticidade dos CCR, com a presença da escória, parcial ou total como fração areia, em geral decresceu à exceção de seu emprego em conjunto com areia natural. As misturas com escória granulada, do ponto de vista de análise mecanicista, resultaram em exigências de maiores espessuras do material, o que não pode fazer tal mistura economicamente viável em qualquer situação, para os casos de misturas com 100 % de escória granulada de alto forno e com fração mista de areia natural e escória. / The increasing environmental concerns as well as energy sources shortage leads industry to consider both optimization of production processes and sustainable use and disposal of its by-pass products. In siderurgical steel manufactures the most common by-pass product is the blast furnace slag with emphasis to its granulated shape. This study considered the evaluation of rolled compacted concretes (RCC) mixtures containing natural or industrial sands as well as such slags at 50% and 100% (with maximum diameter of 4.8 mm) as candidates for pavement base layers. The analysis considered laboratory compaction tests in order to verify the influence of such sands on concrete physical parameters as bulk density and optimum moisture content. Evaluation of mechanical parameters as indirect tensile strength, flexural strength, ultrasonic modulus of elasticity and static modulus of elasticity were carried out as part of the study. Through mechanistic analysis using the elastic layered theory-based computational program MnLayer it was possible to verify implications of each RCC mixture design on pavement thickness and tensile stresses in cemented base layers, in consideration of highway, harbor and airport vehicles. Loss of resistance was verified for RCC mixtures at 50% and 100% slag sand; on the other hand such mixtures have improved its strengths at advanced ages (180 days) compared to the other sands. The modulus of elasticity also decreased for mixtures containing slag sands with exception to the blend of natural and slag sand. Under the mechanistic stand point slag sand mixtures requires thicker base layers in pavements that could lead, depending on several factors, to less cost-effective results in the case of 100% slag sands mixtures and blend (50%-50%) natural and slag sands mixtures.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 4018410 bytes, checksum: feed045553b762ef8c1ac9447d0f42b0 (MD5) Previous issue date: 2013-03-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This research work was aimed towards the geotechnical characterization of samples from iron ore rejects coming from flotation and magnetic separation processes, together with the addition of LD steel slag, in order to use these materials as components for base of paved roads. In order to reach such goal, this research work was also concentrated in studying techniques for the utilization of such materials considered as rejects of the iron ore industry, considering the use of mixtures from flotation and magnetic separation rejects combined with LD steel slag and local granular soils, in order to reduce environmental effects caused by conventional methods of storage of these rejects in tailing dams and pile rejects, generally disposed at the mine environment.The findings of the experimental program carried out through this research were based on the following geotechnical testes: characterization; compaction and CBR performed at normal, intermediary and modified compaction efforts; triaxial drained tests; resilient modulus tests; and sand equivalent test. Test results from granulometric stabilization techniques as well as those obtained from CBR and expansion tests, showed that the studied iron ore rejects are suitable for being used as subbase layers of flexible pavements, according to the "Design method of flexible pavements" from DNIT. Also, the laboratory testing program consisted of performing repeated load triaxial resilient modulus tests for these rejects and their mixtures. The best constitutive relationship was the one relating the resilient modulus and the bulk stress, M R = K 1θ K 2 . Finally, laboratory test results showed that these rejects and their mixtures are potentially suitable for application in pavement structures. / Este trabalho teve como objetivo a investigação em laboratório das características e propriedades geotécnicas (físicas e mecânicas) de rejeitos de minério de ferro (oriundos dos processos de flotação e concentração magnéticas) e escória de aciaria LD, com o propósito de inseri-los como material de construção em pavimentos rodoviários. Para tanto, nesta dissertação buscou-se encontrar técnicas de aproveitamento de materiais considerados como rejeitos dos processos do beneficiamento de minério de ferro, fazendo uso de misturas entre os rejeitos de flotação, de concentração magnética, escória de aciaria e cascalho, de forma a reduzir os impactos ambientais oriundos do seu armazenamento dentro da circunscrição da mina. Os resultados encontrados através do programa experimental realizado para a formulação desta dissertação basearam-se em um programa experimental com a seguintes ensaios geotécnicos: caracterização; compactação e CBR (Califórnia Bearing Ratio), nas energias de Proctor normal, intermediário e modificado; ensaios triaxiais drenados e triaxiais de cargas repetidas (módulo de resiliência); e, por ultimo, equivalente de areia. Os resultados da composição granulométrica assim como os resultados de CBR bem como suas expansões, indicaram que os rejeitos estudados são compatíveis para utilização como materiais de sub- base de pavimentos flexíveis, segundo o "Método de Projetos de Pavimentos Flexíveis" do DNIT. O melhor ajuste dos resultados de módulo de resiliência em termos de R2 foi o modelo que utiliza a primeira invariante de tensões, M R= K1 θ K2. Logo as misturas desses materiais apresentam potencial para serem utilizados em camadas de pavimento.

Enquanto que na produção do cimento Portland é feita a extração de matérias-primas não renováveis e o lançamento de CO2 de forma excessiva; a fabricação dos cimentos álcali ativados não envolve a calcinação dos materiais e pode utilizar como matéria-prima subprodutos da indústria. Nesse contexto, os cimentos álcali ativados surgem como uma nova classe de materiais aglomerantes de bom desempenho e baixo impacto ambiental, os quais podem ser sintetizados unicamente com resíduos, como por exemplo, escórias de alto forno ativadas com diferentes produtos alcalinos, gerando materiais com características interessantes para aplicações na construção civil. Em função da composição química, as escórias de alto forno geradas em fornos a coque são empregadas como adição ao cimento Portland; entretanto, aquelas oriundas de fornos a carvão vegetal não encontram a mesma destinação pois normalmente não se adequam aos módulos de basicidade prescritos nas normas, implicando assim um passivo ambiental. Esta pesquisa tem por objetivo à obtenção de cimentos álcali ativados (CAT) visando a valorização da escória A (ácida). Também foi utilizada uma escória proveniente de alto forno a coque (B) como matéria-prima, a fim de comparar a composição química de ambas. Foram elaboradas composições iniciais de CAT com hidróxido de sódio (NaOH) como ativador, as quais foram submetidas a dois processos de cura (úmida e imersa) para testes iniciais. A cura imersa se mostrou menos propícia no uso da escória como ligante, uma vez que o contato com a água lixivia o material diminuindo sua superfície de contato, o que traz consequências no desenvolvimento mecânico e da microestrutura. Já em cura úmida, com 5% de NaOH como ativador, as argamassas de escória A obtiveram ótimo desempenho mecânico, atingindo valores próximos a 45MPa aos 28 dias; sendo que o desenvolvimento da fase de C-S-H e hidrotalcita pôde ser observada a partir dos difratogramas de raios-X e análises térmicas. A escória B desenvolveu menor resistência na presença do ativador, mas as mesmas fases foram observadas em ambas as composições; constatando-se então que a composição química da matéria-prima tem forte influência no desempenho dos CAT’s. / While production of Portland cement is made the extraction of non-renewable raw materials and the release of CO2 excessively; the manufacture of alkali activated cement does not involve the calcination of materials and can be used as raw material byproducts of industry. In this context, the alkali activated cements emerge as a new class of binder materials of good performance and low environmental impact, which can be synthesized only with waste, such as slag in blast furnace activated with different alkalis generating materials with characteristics interesting for applications in construction. Depending on the chemical composition, blast furnace slag generated in coke ovens are used as addition to Portland cement; however, those from charcoal ovens are not the same destination as usually is inappropriate the basicity modules prescribed in the rules, thus implying an environmental liability. This research has the purpose to obtain activated alkali cements (CAT) aimed at the valorisation of the slag (acid). Also used was a blast furnace from coke (B) as raw material, in order to compare the chemical composition of both. CAT initial compositions with sodium hydroxide was prepared (NaOH) as an activator, which were subjected to two curing processes (wet and immersed) for initial testing. The immersed cure was less benign in the use of slag as a binder caused a lower compressive strenght, since the contact with the water solubilizing the material reducing its contact surface. In wet cure, with 5% NaOH as an activator, the slag mortars A obtained high mechanical performance, arriving values close to 45MPa at 28 days; the development of C-S-H and hydrotalcite phase was observed from the XRD patterns of X-rays and thermal analysis. Slag B developed less strenght in the presence of the activator, but the same phases were observed in both compositions. It was possible to verify that the chemical composition of raw material had strong influence on the performance of the CAT’s.

A disposição de rejeitos com potencial de geração de acidez e consequente geração de drenagem ácida de mina (DAM) é um dos grandes problemas ambientais enfrentados pela indústria da mineração de carvão, pois a disposição inadequada contamina a água e o solo. A DAM é uma solução aquosa caracterizada por possuir pH geralmente abaixo de 3 e diversos metais dissolvidos. Devido a essas características, a DAM representa grandes riscos ambientais, em especial, aos recursos hídricos, em consequência da solubilização e mobilização de metais pesados. Este problema requer estudos no sentido de encontrar soluções que venham a minimizar os danos causados ao meio ambiente. A utilização de metodologias alternativas para a disposição dos rejeitos de mineração de carvão constitui em uma estratégia básica para a viabilidade de tais empreendimentos. Visando atender a esta necessidade, o presente trabalho estudou o controle da geração da DAM pelo método de aditivos alcalinos com o uso de escória de aciaria elétrica do forno panela (EAE-FP). A metodologia do trabalho incluiu a caracterização dos materiais, ensaios estáticos e ensaios cinéticos. Os ensaios estáticos foram realizados pelo método de contabilização de ácidos e bases, enquanto que os ensaios cinéticos foram realizados pelo método de células úmidas. Após foi realizada a mistura do rejeito de carvão com a EAE-FP em diferentes dosagens e foram dispostas a céu aberto, sujeitas à precipitação pluviométrica. Esses ensaios tiveram por objetivo uma melhor compreensão dos materiais em ambiente controlado e expostos ao intemperismo. Os resultados demonstram que a água que percolou pelo rejeito de carvão apresentou-se ácida e a água que percolou pela EAE-FP, alcalina. Contudo, os problemas ambientais podem ser em grande parte resolvidos pela mistura do rejeito de carvão com EAE-FP em uma proporção de RC:EAE-FP 10:10 estabelecida pelos ensaios estáticos. Os ensaios cinéticos e o experimento ao ar livre demonstram que durante vários meses de ensaios, na proporção RC:EAE-FP 10:10, ocorre um aumento do pH e uma redução na liberação de acidez, metais e sulfatos na água lixiviada. Análises adicionais de toxicidade para o microcrustáceo (Daphnia similis), peixes (Pimephales promelas) e algas (Pseudokirchneriella subcapitata) mostraram que o lixiviado da proporção RC:EAE-FP 10:15, apresentou níveis menores de toxicidade do que o lixiviado da proporção RC:EAE-FP 10:10, além da redução na liberação da acidez, metais e sulfato. Os resultados demonstraram a eficácia do método na qualidade da água de percolação tanto em termos de pH, concentrações de metais e toxicidade do efluente. Pode-se concluir que o método de contabilização de ácidos e bases mostra-se adequado para definir a proporção de mistura dos materiais. Essas misturas podem ser empregadas no controle da DAM tanto em depósitos de rejeitos em superfícies como no retorno dos rejeitos de carvão para o subsolo. / The waste disposal with potential to generate acidity and consequent generation of acid mine drainage (DAM) is one of the major environmental problems facing the coal mining industry since the improper disposal contaminates water and soil. DAM is an aqueous solution characterized by having pH below 3 and typically many dissolved metals. Due to these characteristics, the DAM is major environmental risks, especially to water resources as a result of solubilization and mobilization of heavy metals. This problem requires studies to find solutions that will minimize damage to the environment. The use of alternatives for the disposal of tailings coal mining methodologies constitutes a basic strategy for the viability of such projects. Aiming to address this need, this paper studied the control of the generation of DAM by alkali additives method with the use of the ladle slag of electric steelmaking (LSES). The methodology of the study included the characterization of materials, static tests and kinetic assays. The static tests were performed by the recording method of acids and bases, while kinetic assays were performed by the method of wet cells. Upon mixing coal tailing was performed with the LSES in different dosages and were placed in the open, subject to rainfall. These tests were aimed at a better understanding of the materials in a controlled environment and exposed to weathering. The results demonstrate that water leached by coal waste is introduced and acid leached by water LSES alkaline. However, environmental problems can be largely solved by mixing the coal waste with LSES in a ratio of CW:LSES 10:10 established by static tests. Kinetic assays and outdoor experiment demonstrate that several months of tests, the ratio CW:LSES 10:10, there is an increase in pH and a reduction in the release of acidity, metals and sulphate in the leach water. Further analysis of toxicity microcrustacean (Daphnia similis), fish (Pimephales promelas) and algae (Pseudokirchneriella subcapitata) showed that the proportion leached CW:LSES 10:15, showed lower levels of toxicity than the proportion of leached CW:LSES 10:10, besides the reduction in the release of acidity, metals and sulfate. The results demonstrated the effectiveness of the method on the quality of percolating water in terms of pH, metal concentration and toxicity of the effluent. It can be concluded that the method of recording of acids and bases proves to be adequate to set the mixing ratio of the materials. These blends can be used to control both DAM tailings deposits on surfaces such as the return of waste coal underground.

A disposição de rejeitos com potencial de geração de acidez e consequente geração de drenagem ácida de mina (DAM) é um dos grandes problemas ambientais enfrentados pela indústria da mineração de carvão, pois a disposição inadequada contamina a água e o solo. A DAM é uma solução aquosa caracterizada por possuir pH geralmente abaixo de 3 e diversos metais dissolvidos. Devido a essas características, a DAM representa grandes riscos ambientais, em especial, aos recursos hídricos, em consequência da solubilização e mobilização de metais pesados. Este problema requer estudos no sentido de encontrar soluções que venham a minimizar os danos causados ao meio ambiente. A utilização de metodologias alternativas para a disposição dos rejeitos de mineração de carvão constitui em uma estratégia básica para a viabilidade de tais empreendimentos. Visando atender a esta necessidade, o presente trabalho estudou o controle da geração da DAM pelo método de aditivos alcalinos com o uso de escória de aciaria elétrica do forno panela (EAE-FP). A metodologia do trabalho incluiu a caracterização dos materiais, ensaios estáticos e ensaios cinéticos. Os ensaios estáticos foram realizados pelo método de contabilização de ácidos e bases, enquanto que os ensaios cinéticos foram realizados pelo método de células úmidas. Após foi realizada a mistura do rejeito de carvão com a EAE-FP em diferentes dosagens e foram dispostas a céu aberto, sujeitas à precipitação pluviométrica. Esses ensaios tiveram por objetivo uma melhor compreensão dos materiais em ambiente controlado e expostos ao intemperismo. Os resultados demonstram que a água que percolou pelo rejeito de carvão apresentou-se ácida e a água que percolou pela EAE-FP, alcalina. Contudo, os problemas ambientais podem ser em grande parte resolvidos pela mistura do rejeito de carvão com EAE-FP em uma proporção de RC:EAE-FP 10:10 estabelecida pelos ensaios estáticos. Os ensaios cinéticos e o experimento ao ar livre demonstram que durante vários meses de ensaios, na proporção RC:EAE-FP 10:10, ocorre um aumento do pH e uma redução na liberação de acidez, metais e sulfatos na água lixiviada. Análises adicionais de toxicidade para o microcrustáceo (Daphnia similis), peixes (Pimephales promelas) e algas (Pseudokirchneriella subcapitata) mostraram que o lixiviado da proporção RC:EAE-FP 10:15, apresentou níveis menores de toxicidade do que o lixiviado da proporção RC:EAE-FP 10:10, além da redução na liberação da acidez, metais e sulfato. Os resultados demonstraram a eficácia do método na qualidade da água de percolação tanto em termos de pH, concentrações de metais e toxicidade do efluente. Pode-se concluir que o método de contabilização de ácidos e bases mostra-se adequado para definir a proporção de mistura dos materiais. Essas misturas podem ser empregadas no controle da DAM tanto em depósitos de rejeitos em superfícies como no retorno dos rejeitos de carvão para o subsolo. / The waste disposal with potential to generate acidity and consequent generation of acid mine drainage (DAM) is one of the major environmental problems facing the coal mining industry since the improper disposal contaminates water and soil. DAM is an aqueous solution characterized by having pH below 3 and typically many dissolved metals. Due to these characteristics, the DAM is major environmental risks, especially to water resources as a result of solubilization and mobilization of heavy metals. This problem requires studies to find solutions that will minimize damage to the environment. The use of alternatives for the disposal of tailings coal mining methodologies constitutes a basic strategy for the viability of such projects. Aiming to address this need, this paper studied the control of the generation of DAM by alkali additives method with the use of the ladle slag of electric steelmaking (LSES). The methodology of the study included the characterization of materials, static tests and kinetic assays. The static tests were performed by the recording method of acids and bases, while kinetic assays were performed by the method of wet cells. Upon mixing coal tailing was performed with the LSES in different dosages and were placed in the open, subject to rainfall. These tests were aimed at a better understanding of the materials in a controlled environment and exposed to weathering. The results demonstrate that water leached by coal waste is introduced and acid leached by water LSES alkaline. However, environmental problems can be largely solved by mixing the coal waste with LSES in a ratio of CW:LSES 10:10 established by static tests. Kinetic assays and outdoor experiment demonstrate that several months of tests, the ratio CW:LSES 10:10, there is an increase in pH and a reduction in the release of acidity, metals and sulphate in the leach water. Further analysis of toxicity microcrustacean (Daphnia similis), fish (Pimephales promelas) and algae (Pseudokirchneriella subcapitata) showed that the proportion leached CW:LSES 10:15, showed lower levels of toxicity than the proportion of leached CW:LSES 10:10, besides the reduction in the release of acidity, metals and sulfate. The results demonstrated the effectiveness of the method on the quality of percolating water in terms of pH, metal concentration and toxicity of the effluent. It can be concluded that the method of recording of acids and bases proves to be adequate to set the mixing ratio of the materials. These blends can be used to control both DAM tailings deposits on surfaces such as the return of waste coal underground.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:37:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carlos Lacy Santos.pdf: 610209 bytes, checksum: 3345388b917bb47a5a2901cd23eb9383 (MD5) Previous issue date: 2010-12-17 / Este trabalho objetivou avaliar o uso de diferentes materiais corretivos de acidez do solo no desenvolvimento inicial e nutrição mineral da mamona em condição de casa de vegetação. O experimento foi montado num esquema fatorial 2x6, sendo dois Latossolos (LVA I e LVA II), e cinco materiais corretivos de acidez do solo (calcário, resíduo de mármore, escória de metalurgia, produto proveniente de algas marinhas, resíduo de rocha (50% mármore + 50% granito), e testemunha (sem aplicação de corretivo), num delineamento em blocos casualizados com quatro repetições. A mamoneira (cultivar IAC-80) foi cultivada por 45 dias em casa de vegetação, com duas plantas de mamona por vaso. Ao final do período procedeu-se a quantificação da matéria seca da parte aérea (folha e caule), matéria seca da raiz e volume de raízes e determinaram-se os teores e acúmulos de P, K, Ca e Mg na folha e no caule. Os dados foram submetidos à análise de variância e quando significativos foi utilizado o teste de F a 5 % de probabilidade para comparação das médias dos resultados através de contrastes. Os resultados mostraram que houve comportamento diferenciado dos materiais corretivos de acidez e dos solos sobre o desenvolvimento inicial e a nutrição mineral da mamoneira. Para ambos os solos, de maneira geral, o uso de materiais corretivos proporcionou maior desenvolvimento inicial da mamoneira em relação à testemunha (sem aplicação de corretivo), evidenciando a importância da correção da acidez do solo para a cultura. A aplicação de materiais corretivos da acidez promoveu uma redução dos teores de P, K na parte aérea da mamoneira, dado o efeito de diluição, pela maior produção de matéria seca. A aplicação dos materiais corretivos permitiu a elevação dos teores Ca e Mg na parte aérea da mamoneira em relação à testemunha, somente no solo LVA II, o qual apresentava, originalmente, menor disponibilidade destes nutrientes em relação ao LVA I (Tabela 1). De maneira geral, os maiores valores de acúmulo dos nutrientes ocorreram nos tratamentos que proporcionaram maior produção de matéria seca, com destaque para os corretivos resíduo de mármore e resíduo de mármore (50%) + resíduo de granito (50%) que promoveram maior acúmulo de K, Ca e Mg tanto na folha quanto no caule da mamoneira, no LVA II. A utilização de materiais corretivos em solos ácidos cultivados com mamoneira demonstrou potencial no desenvolvimento inicial e na nutrição mineral desta cultura nas condições avaliadas / This study aimed to evaluate the use of different correctives materials of Soil acidity in the initial development and mineral nutrition in castor bean crops greenhouse condition. The experiment was a factorial scheme of 2x6, two soils Oxisols (LVA I and II), and five of corrective materials of soil acidity (limestone, marble waste, metallurgy slag, product from seaweed, waste rock (50% + 50% marble granite), and control (without application of lime) in a randomized block design with four repetitions. The Castor tree (IAC-80), cultivated for 45 days in a greenhouse, two plants of castor bean by vessel. At this time we proceeded to quantify the dry matter of the shoot (leaf and stem), root dry matter and root volume and measured the contents and accumulation of P, K, Ca and Mg in leaves and stem. Data were subjected to analysis of variance and significant when we used the F test at 5% probability to compare the average of results through contrasts. The results showed different behaviors of the materials for acidity of soil on the mineral nutrition and initial development of castor bean. For both soils, in general, the use of corrective materials provided greater initial development of castor bean in relation to control (without application of corrective), highlighting the importance of acidity in the soil for this culture. The application of corrective materials promoted a reduction of acidity of P, K in the shoot of castor beans, given the dilution effect, by the higher dry matter production. The application of corrective materials allowed high levels of Ca and Mg in shoots of castor bean in relation the control, only the soil LVA II, which originally presented lower nutrient availability in relation to the LVA I (Table 1). In Generally, the higher accumulation of nutrients occurred in the treatments that showed higher dry matter production, especially the Marble and lime residue, marble residue (50%) + granite waste (50%) that promoted a higher accumulation of K, Ca and Mg in both the leaf and the stem of the castor bean, the LVA II. The use of corrective materials in acid soils cultivated with castor bean showed a potential in the initial developent and mineral nutrition of this crop under the conditions evaluated

Técnicas de caracterização microestrutural, incluindo microanálise química EDS (energy dispersive spectrometry), foram usadas para investigar as inclusões não-metálicas de amostras ferrosas da Real Fábrica de Ferro São João de Ipanema (Sorocaba, século XIX), da Ponte D. Pedro II (Bahia, produzida na Escócia, Mossend Iron Works, século XIX) e dos sítios arqueológicos de São Miguel das Missões (Rio Grande do Sul, século XVII) e de Afonso Sardinha (Sorocaba, século XVI). Estes resultados foram analisados por métodos estatísticos com o objetivo de estabelecer a assinatura química de cada uma das quatro procedências testadas. A análise dos gráficos bivariantes dos resultados de microanálise de inclusões \"globais\" (% SiO2 versus %Al2O3; %CaO versus %K2O; %MgO versus %Al2O3 e % SiO2 versus %FeO) não permitiu separar os resultados em agrupamentos significativos com relação à procedência das amostras. Os resultados de microanálise da correlação dos teores de %TiO2 e %V2O5 presentes na fase wüstita da microestrutura das inclusões de escória mostraram, no entanto, um agrupamento significativo para os resultados dos artefatos ferrosos de Bahia e de Missões, mas não permitiram separar os resultados dos artefatos de Ipanema e de Sardinha. Deste modo, foi usada a análise hierárquica de conglomerados dos resultados de microanálise das inclusões \"globais\" e de seus microconstituintes (fase wüstita e \"matriz\") com o objetivo de separar os resultados em quatro grupos coincidentes com as quatro procedências investigadas. Somente a análise hierárquica de conglomerados usando os teores de %MgO, %TiO2, %V2O5, %MnO e %Al2O3 presentes na fase wüstita permitiu separar com sucesso os quatro grupos de resultados. Finalmente, a baixa fração volumétrica de inclusões de escória das amostras de Ipanema (~1% contra uma média de 4% das demais amostras) indica a existência de certo grau de domínio tecnológico dos processos produtivos da Real Fábrica de Ferro São João de Ipanema. / Microstructural characterization techniques, including EDX (Energy Dispersive X-ray Analysis) microanalyses, were used to investigate the slag inclusions of the microstructure of ferrous artifacts of the Royal Iron Factory of São João de Ipanema (first steel plant of Brazil, XIX century), the D. Pedro II Bridge (located in Bahia, assembled in XIX century and produced in Scotland) and the archaeological sites of São Miguel de Missões (Rio Grande do Sul, Brazil, production site of iron artifacts, the XVIII century) and Afonso Sardinha (São Paulo, Brazil production site of iron artifacts, XVI century). The microanalyses results were analyzed by a hierarchical cluster analysis and the dendrogram with the microanalyses results of the wustite phase (using as critical variables the contents of MnO, MgO, Al2O3, V2O5 and TiO2) allowed the identification of four clusters, which successfully represented the samples of the four production sites (Ipanema, Sardinha, Missões and Bahia). The comparatively low volumetric fraction of slag inclusions in the samples of Ipanema (~1% whit an average of 4% others samples) indicated the existence of some degree of proficiency in the ironmaking processing of the Royal Iron Factory of São João de Ipanema.

The electrical resistivity is an important concrete property that allows evaluating the access facility of aggressive agents before the corrosion process begins and estimates the velocity of the same process after it begun. The electrical resistivity and the oxygen availability are the characteristics that control the corrosion velocity. This work aimed to evaluate the performance of white Portland cement concretes with high blast furnace slag content and chemical activation on the electrical resistivity. Other properties were measured, as axial compressive strength, porosity and specific electrical conductivity of pore solution. Four mixtures were tested, a reference one, only with white Portland cement as binder, a second one, with 50% of blast furnace slag in substitution of cement, other with 70% slag content, and the last one, with 50% of slag and alkaline activation, 4% of Na2SO4. The water/binder ratios were fixed at 0,30, 0,42 and 0,55 for all samples. The electrical resistivity was measured using the four electrode method (Wenner method). The sample age, water/binder ratio and the slag content have an expressive effect over the electrical resistivity, especially because it results in changes of the pore structure. The electrical resistivity grows as the amount of slag increases. The increase of slag amount also results in smaller specific electrical conductivity of pore solution and pore structure refinement. On the other hand, the axial compressive strength decreases as the slag amount increases. The biggest resistivity results were obtained for the mixture with 70% of slag. This mixture showed the best cost/benefit ratio as compressive strength were fixed at 35 and 55 MPa, at 28 days, and 60 MPa, at 91 days. / A resistividade elétrica é uma importante propriedade do concreto por permitir avaliar a facilidade de acesso de agentes agressivos antes de instalado o processo corrosivo e estimar a velocidade do mesmo depois de instalado, sendo conjuntamente com a disponibilidade de oxigênio um dos parâmetros determinantes para a velocidade da corrosão. Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de concretos de cimento Portland branco com elevados teores de escória de alto forno e ativação química quanto à resistividade elétrica aparente. Foram avaliadas além da resistividade outras grandezas como resistência à compressão, porosidade e condutividade específica da solução dos poros. Foram investigadas quatro misturas, uma de referência contendo apenas cimento, uma segunda com teor de substituição de cimento por escória de 50%, outra com teor de substituição de 70% e uma última contendo 50% de escória e ativador alcalino, Na2SO4, em um teor de 4%. As relações água/aglomerante foram fixadas em 0,30, 0,42 e 0,55 para todas as misturas. A medida da resistividade elétrica foi realizada através do método dos quatro eletrodos (Wenner). A resistividade elétrica se mostrou dependente da idade, relação a/ag e teor de escória, principalmente, em função das alterações que estas proporcionam na estrutura de poros da pasta. A resistividade cresceu proporcionalmente ao aumento do teor de escória. O aumento do teor de escória resultou também em menor condutividade da solução aquosa e refinamento da estrutura de poros da pasta. Por outro lado, a resistência à compressão diminuiu com o crescimento do teor de escória. Os maiores valores de resistividade elétrica foram apresentados pela mistura contendo 70% de escória. Esta mistura se mostrou a de melhor relação custo/benefício quando se fixaram valores de resistência à compressão de 35 e 55 MPa, aos 28 dias, e 60 MPa, aos 91 dias.

A disposição de rejeitos com potencial de geração de acidez e consequente geração de drenagem ácida de mina (DAM) é um dos grandes problemas ambientais enfrentados pela indústria da mineração de carvão, pois a disposição inadequada contamina a água e o solo. A DAM é uma solução aquosa caracterizada por possuir pH geralmente abaixo de 3 e diversos metais dissolvidos. Devido a essas características, a DAM representa grandes riscos ambientais, em especial, aos recursos hídricos, em consequência da solubilização e mobilização de metais pesados. Este problema requer estudos no sentido de encontrar soluções que venham a minimizar os danos causados ao meio ambiente. A utilização de metodologias alternativas para a disposição dos rejeitos de mineração de carvão constitui em uma estratégia básica para a viabilidade de tais empreendimentos. Visando atender a esta necessidade, o presente trabalho estudou o controle da geração da DAM pelo método de aditivos alcalinos com o uso de escória de aciaria elétrica do forno panela (EAE-FP). A metodologia do trabalho incluiu a caracterização dos materiais, ensaios estáticos e ensaios cinéticos. Os ensaios estáticos foram realizados pelo método de contabilização de ácidos e bases, enquanto que os ensaios cinéticos foram realizados pelo método de células úmidas. Após foi realizada a mistura do rejeito de carvão com a EAE-FP em diferentes dosagens e foram dispostas a céu aberto, sujeitas à precipitação pluviométrica. Esses ensaios tiveram por objetivo uma melhor compreensão dos materiais em ambiente controlado e expostos ao intemperismo. Os resultados demonstram que a água que percolou pelo rejeito de carvão apresentou-se ácida e a água que percolou pela EAE-FP, alcalina. Contudo, os problemas ambientais podem ser em grande parte resolvidos pela mistura do rejeito de carvão com EAE-FP em uma proporção de RC:EAE-FP 10:10 estabelecida pelos ensaios estáticos. Os ensaios cinéticos e o experimento ao ar livre demonstram que durante vários meses de ensaios, na proporção RC:EAE-FP 10:10, ocorre um aumento do pH e uma redução na liberação de acidez, metais e sulfatos na água lixiviada. Análises adicionais de toxicidade para o microcrustáceo (Daphnia similis), peixes (Pimephales promelas) e algas (Pseudokirchneriella subcapitata) mostraram que o lixiviado da proporção RC:EAE-FP 10:15, apresentou níveis menores de toxicidade do que o lixiviado da proporção RC:EAE-FP 10:10, além da redução na liberação da acidez, metais e sulfato. Os resultados demonstraram a eficácia do método na qualidade da água de percolação tanto em termos de pH, concentrações de metais e toxicidade do efluente. Pode-se concluir que o método de contabilização de ácidos e bases mostra-se adequado para definir a proporção de mistura dos materiais. Essas misturas podem ser empregadas no controle da DAM tanto em depósitos de rejeitos em superfícies como no retorno dos rejeitos de carvão para o subsolo. / The waste disposal with potential to generate acidity and consequent generation of acid mine drainage (DAM) is one of the major environmental problems facing the coal mining industry since the improper disposal contaminates water and soil. DAM is an aqueous solution characterized by having pH below 3 and typically many dissolved metals. Due to these characteristics, the DAM is major environmental risks, especially to water resources as a result of solubilization and mobilization of heavy metals. This problem requires studies to find solutions that will minimize damage to the environment. The use of alternatives for the disposal of tailings coal mining methodologies constitutes a basic strategy for the viability of such projects. Aiming to address this need, this paper studied the control of the generation of DAM by alkali additives method with the use of the ladle slag of electric steelmaking (LSES). The methodology of the study included the characterization of materials, static tests and kinetic assays. The static tests were performed by the recording method of acids and bases, while kinetic assays were performed by the method of wet cells. Upon mixing coal tailing was performed with the LSES in different dosages and were placed in the open, subject to rainfall. These tests were aimed at a better understanding of the materials in a controlled environment and exposed to weathering. The results demonstrate that water leached by coal waste is introduced and acid leached by water LSES alkaline. However, environmental problems can be largely solved by mixing the coal waste with LSES in a ratio of CW:LSES 10:10 established by static tests. Kinetic assays and outdoor experiment demonstrate that several months of tests, the ratio CW:LSES 10:10, there is an increase in pH and a reduction in the release of acidity, metals and sulphate in the leach water. Further analysis of toxicity microcrustacean (Daphnia similis), fish (Pimephales promelas) and algae (Pseudokirchneriella subcapitata) showed that the proportion leached CW:LSES 10:15, showed lower levels of toxicity than the proportion of leached CW:LSES 10:10, besides the reduction in the release of acidity, metals and sulfate. The results demonstrated the effectiveness of the method on the quality of percolating water in terms of pH, metal concentration and toxicity of the effluent. It can be concluded that the method of recording of acids and bases proves to be adequate to set the mixing ratio of the materials. These blends can be used to control both DAM tailings deposits on surfaces such as the return of waste coal underground.

Na região do Vale do Ribeira, os resíduos de mineração foram dispostos diretamente sobre o solo, nas proximidades da empresa responsável pelo beneficiamento e fundição do minério de chumbo (Pb) (próximo à Vila Operária – município de Adrianópolis-PR). A escória de fundição enriquecida em metais potencialmente tóxicos (MPT), primeiramente foi disposta na forma de pilha. Em 2006, parte desta escória foi transferida para um aterro de resíduo sólido localizado a 50 m do antigo depósito e parte continuou no antigo local de disposição. As escórias que continuaram no antigo local foram espalhadas e cobertas com um solo residual. Esta cobertura não foi realizada de forma adequada, sendo que em algumas porções da área é possível ver as escórias, estando estas em contato direto com os animais (principalmente, ovinos e bovinos). Visando avaliar a influência da disposição das escórias na contaminação do solo de superfície e basal, foram coletadas amostras em distintas profundidades e em duas linhas de caminhamento principais (NS e EW) na área da antiga disposição. Nestas amostras foram realizadas caracterizações geotécnicas, geoquímicas e microbiológicas. Os ensaios realizados foram: granulometria conjunta, limites de Atterberg, capacidade de troca catiônica (CTC) e superfície específica (SE), matéria orgânica (MO), potencial hidrogeniônico (pH), potencial redox (Eh), condutividade elétrica (CE), delta pH (ΔpH), microscopia eletrônica de varredura com espectrômetro de energia dispersiva acoplado (MEV/EDS), mineralogia por difração de raios-x (DRX), fluorescência de raios-x (FRX), determinação da concentração pseudo-total (absorção atômica – AA; espectrometria de emissão atômica - ICP/AES), solubilização, lixiviação, extração sequencial, avaliação da comunidade microbiana por RCP-EEGD (ou PCR-DGGE) e sequenciamento do gene RNAr 16S via ILLUMINA. A avaliação da contaminação foi realizada considerando índice de geoacumulação (Igeo ), fator de enriquecimento (FE ou EF), Código de Avaliação de Risco (CAR ou RAC) e potencial de risco ecológico (Eir). O pH em H2O observado no depósito foi de 6,5 a 7,6, indicando que o meio é ligeiramente ácido. Já o Eh foi considerado oxidante. A CE foi especialmente elevada nas amostras superficiais (0-20 cm) e nos perfis coletados na linha de caminhamento EW. A CTC média foi de 14,3 cmolc/kg, sendo esta característica da caulinita. Quanto ao teor de matéria orgânica observou-se variação de 0,3 a 5,4 g/kg, sendo o valor médio de 2,14 g/kg. A base do depósito possui média de 68% de finos e índice de plasticidade de 2 a 35%. Para a base do depósito (de 60 a 100 cm) observou-se concentrações pseudo-totais de MPT bem inferiores ao topo. Em relação ao solo superficial observou-se elevada concentração pseudo-total, principalmente de Pb (média de 6.268,85 mg/kg) e Zn (média de 20.261,50 mg/kg). As concentrações de Cd observadas foram acima dos valores de background da área (média de 12,19 mg/kg). A concentração de MPT nas amostras coletadas na linha de caminhamento EW foram superiores às de NS, estando mais elevadas naquelas mais próximas à antiga empresa de beneficiamento. A partir dos ensaios de solubilização, lixiviação e extração sequencial, notou-se que o Pb e o Cd estão mais prontamente solúveis. Verificou-se para o Cd menor concentração pseudo-total, quando comparado com o Pb e Zn, todavia, observou-se para esse metal maior índice de geoacumulação, maior risco ecológico e maior mobilidade. A ordem obtida para os MPT, de acordo com o risco potencial, utilizando as frações mais móveis foi Cd > Pb ≈ Zn. Obteve-se maior diversidade e riqueza bacteriana nas amostras com maior concentração pseudo-total de metais, maior Igeo e maior Eir . Nas amostras superficiais foram identificadas bactérias tolerantes a presença de MPT, como Rhodoplanes, Kaistobacter, Sphingomonas, Flavobacterium, Cellvibrio, Rheinhermera e Pseudomonas. Assim, conclui-se que a porção superficial do perfil e mais próxima a empresa que beneficiou o minério está mais contaminada e com maior risco que a basal. A partir desses resultados pode-se inferir que a integração de conhecimentos é fundamental na avaliação da contaminação em áreas de mineração. / In the Ribeira Valley region, mining wastes were placed directly on the soil near the company responsible for the processing and smelting of lead ore (Pb) (near of the Vila Operária – Adrianópolis-PR). The slag enriched in potentially toxic metals (PTM) was initially deposited in piles. In 2006 part of the slag was moved to a solid waste landfill located 50 m from the old deposit and part remained at the former disposal site. The slag that remained in the old deposit were spread out evenly and covered with a residual soil. This coverage was not performed adequately, and in some areas of the deposit the slag is on the soil surface, being in direct contact with animals (mainly sheep and cattle). In order to assess the contamination of slag disposal on soil, samples were collected at various depths and in two main transverse lines (NS and EW) in the area of the old deposit. Geotechnical, geochemical and microbiological characterization were performed in these samples. The assays carried out were: granulometry, Atterberg limits, cation exchange capacity (CEC) and specific surface (SS), organic matter (OM) content, hydrogenation potential (pH), redox potential (Eh), electrical conductivity (EC), delta pH (ΔpH), scanning electron microscopy coupled with energy dispersive spectrometer (SEM/EDS), mineralogy using X-ray diffraction (XRD), x-ray fluorescence (XRF), determination of pseudo-total concentration (atomic absorption - AA; inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy - ICP/AES), solubilization, leaching, sequential extraction, microbial community evaluation by PCR-DGGE and sequencing of the 16S RNAr gene via ILLUMINA. The evaluation of the contamination was conducted using the geoaccumulation index (Igeo), enrichment factor (EF), Risk Assessment Code (RAC) and potential ecological risk (Eir). The mean pH in H2O observed in the deposit varied from 6.5 to 7.6 (slightly acid) and Eh was considered oxidant. EC was especially high in the surficial samples (0-20 cm) and in the profiles collected in the EW transverse line. The medium CEC was 14.3 cmolc/kg, characteristic of kaolinite. The organic matter content varied from 0.3 to 5.4 g/kg, with a mean value of 2.14 g/kg. The base of the deposit is constituted with a medium of 68% of fines and plasticity index of 2-35%. It was observed that the base of the deposit (60 to 100 cm) has a considerably lower pseudo-total concentration of PTM when compared to the topsoil. In the surficial soil it was observed high pseudo-total concentration, mainly Pb (mean of 6,268.85 mg/kg) and Zn (mean of 20,261.50 mg/kg). The Cd concentrations were above the background values of the area (mean of 12.19 mg/kg). The PTM concentration in samples collected in the EW transverse line were higher than those of NS, being specially higher in the samples closer to the former beneficiation company. According to the results obtained from the solubilization, leaching and sequential extraction assays, it was noted that Pb and Cd are more readily soluble. A lower pseudo-total concentration was observed for Cd, when compared to Pb and Zn, however, a higher geoaccumulation index, greater ecological risk and greater mobility was observed for this metal. The order for PTM, according to the potential risk, using the more mobile fractions was Cd > Pb ≈ Zn. Greater diversity and bacterial richness were obtained in the samples with higher pseudo-total concentration of metals, higher Igeo and greater Eir. In the surficial samples, bacteria tolerant to the presence of PTM, such as Rhodoplanes, Kaistobacter, Sphingomonas, Flavobacterium, Cellvibrio, Rheinhermera and Pseudomonas were identified. Thus, it is concluded that the surface portion of the profile closer to the former smelting company is more contaminated and with greater risk than the basal portion. From the results it can be inferred that the integration of knowledge is fundamental in the evaluation of the contamination in mining areas.