Programa de Pós-Graduação em Geotecnia. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Maurílio Figueiredo (maurilioafigueiredo@yahoo.com.br) on 2014-08-26T19:53:54Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_DesenvolvimentoEquipamentoLaboratório.pdf: 4188151 bytes, checksum: 8d23e138f785c33e9951bab34f9345a0 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2014-08-27T16:04:39Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_DesenvolvimentoEquipamentoLaboratório.pdf: 4188151 bytes, checksum: 8d23e138f785c33e9951bab34f9345a0 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-27T16:04:39Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_DesenvolvimentoEquipamentoLaboratório.pdf: 4188151 bytes, checksum: 8d23e138f785c33e9951bab34f9345a0 (MD5) Previous issue date: 2011 / Um dos maiores desafios enfrentados pelas empresas de mineração é o desenvolvimento harmonioso entre suas atividades de exploração e a preservação ambiental. A crescente mobilização em torno da ideia de sustentabilidade e proteção ambiental tem motivado o desenvolvimento de legislações mais severas e uma maior pressão popular em torno deste assunto. Assim, as empresas se mostram cada vez mais preocupadas com a disposição de seus resíduos, sendo obrigadas a adotar posturas ambientalmente mais adequadas, reduzindo a produção de resíduos e proporcionando o descarte adequado destes. A presente pesquisa foi desenvolvida no intuito de aprimorar o conhecimento de novas técnicas de disposição dos rejeitos de mineração, através da utilização de fenômenos eletrocinéticos. Tais fenômenos são utilizados visando a otimização do processo de adensamento de solos e resíduos industriais, tais como os rejeitos de mineração. O processo de adensamento eletrocinético ou eletrosmótico se baseia na aplicação de uma diferença de potencial elétrico no interior de uma massa de solo, como consequência há o aparecimento de um fluxo de água induzido pelo campo elétrico no interior do solo. Os mecanismos de transporte envolvidos neste processo são conhecidos como eletrosmose e eletromigração (migração de íons). Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um equipamento de laboratório, denominado célula eletrocinética, que possibilitará o aperfeiçoamento da técnica de adensamento eletrocinético em resíduos de mineração e em solos argilosos, bem como o estudo desta técnica no processo de descontaminação de solos. O programa de ensaios realizados na célula eletrocinética adotado como procedimento de validação da mesma, também é apresentado neste trabalho. Os ensaios de laboratório foram realizados utilizando-se um resíduo industrial proveniente da Mineração de Bauxita de Paragominas (MBP), em Paragominas-PA. Este resíduo denominado rejeito é subproduto do processo de beneficiamento do minério de bauxita, feito pela MBP. Trata-se de um resíduo de granulometria muito fina, e que apresentava um percentual inicial de sólidos da ordem de 31%. Ao final dos ensaios alcançou-se um percentual de sólidos médio da ordem de 60%, demandando para isso um tempo médio de 12 horas. Efetivando assim a validação do equipamento, e apresentando resultados promissores desta técnica de adensamento. __________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: One of the biggest challenges faced by mining companies is the harmonious development of its exploration and environmental preservation. The growing mobilization around the idea of sustainability and environmental protection has fostered the development of more stringent laws and increased public pressure surrounding this issue. Thus companies are becoming increasingly concerned about the disposal of its waste, being forced to adopt more environmentally appropriate postures, reducing and providing the proper disposal of waste. This research was conducted in order to improve the knowledge of new techniques for disposal of mine tailings, through the use of electrokinetic phenomena. Such phenomena are used for optimization of the process of consolidation of soils and industrial wastes such as tailings from mining. The process of electrokinetic or electroosmotic consolidation is based upon the application of an electric potential difference within a mass of soil and as a consequence there is the appearance of water flow induced by the electric field in the soil. The transport mechanisms involved in this process are known as eletroosmosis and electromigration (ion migration). This paper presents the development of a laboratory equipment, called electrokinetic cell, which will enable the development of the technique of electrokinetic consolidation in the mining tailings and clay soils, and the study of this technique in the process of soil decontamination. The test program conducted in electrokinetic cell which was adopted as validation procedure for the cell is also presented in this work. Laboratory tests were conducted using industrial residue from the Mining of Bauxite Paragominas (MBP), in Paragominas-PA. This waste, called tailings, is the byproduct of the process of beneficiation of bauxite, made by MBP. These tailings are fine-grained, and presented initial solid content of 31%. By the end of the trials an average solid content of 58% was reached, taking an average time of 12 hours. Thus, the validation of the equipment was possible, and promising results of this technique of consolidation were shown. __________________________________________________________________________________________

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:27:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1452427 bytes, checksum: ad89ed1f2acb1864018bdd4b54b3fc9e (MD5) Previous issue date: 2008-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This research addressed the application of electrokinetic phenomena in soil remediation, considering the application of electroosmosis in the decontamination of three soils from the Zona da Mata Norte, Minas Gerais state, Brazil, contaminated with the element-trace cadmium. This work followed a line of research previously developed at the Universidade Federal de Viçosa, including the evaluation of the electroosmotic process in the chemical and mineralogical parameters of a larger gamma of soils, as well as evaluating the effect of testing parameters in the efficiency of the decontamination process. The tested soils were residual products from gneiss, as follow: (i) soil 1, a mature residual soil, pedologically classified as Red Yellow Latosol, presenting lateritic geotechnical behavior and silty-sandy-clayey texture; (ii) soil 2, saprolitic, presenting non lateritic geotechnical behavior and clayey-silty-sandy texture; e (iii) soil 3, also a mature residual soil, pedologically classified as Red yellow Podzol (Argisol), presenting non- lateritic geotechnical behavior and sandy-siltyclayey texture. Cadmium was the element- trace used in the experiment because it is a usual polluting source in daily use objects and presents adsorption-desorption intermediate behavior. The study program was directed to the analysis of soil behavior before and after their contamination with cadmium, encompassing the following steps: (i) X-rays analysis; (ii) physical and chemical routine tests; (iii) determination of CEC and ZPC; (iv) evaluation of the influence of the applied compaction effort and, therefore, of structure, in the soils eletrosmotic conductivity coefficient; (v) evaluation of the influence of the applied electrical potential difference (ddp) of 5, 15 and 30 V in the electrokinetic decontamination process; (vi) analysis of the influence of the contaminant incubation time (periods of 1, 10 and 20 days) and of ddp (5, 15 and 30 V) in the decontamination process. The results had shown that: (i) quartz predominated in the soils sand fraction, whereas kaolinite predominated in the soils silt and clay fractions; however, it was observed significant presence of hematite and gibbsite in the clay fraction of soil 1 and of goethite in the clay fraction of soil 3; (ii) electrochemically, soils 1 and 3 revealed more active behavior, presenting higher specific cation adsorption capacity; (iii) the parameter ZPC was a determinant factor in all the analyzed soils chemical properties, as well as in the electrokinetic decontamination process, governing the direction of the eletrosmotic flow and influencing in the results of the decontamination applied technique; (iv) the addition of the contaminant to soils was responsible for significant changes in the routine analysis and in the CEC and ZPC parameters, specially regarding soils 1 and 3, which are the most active ones; (v) except for soil 3, the values of the electroosmotic conductivity coefficient of soil was not significantly influenced by the application of different electric potentials and different compaction efforts; (vi) for all tested soils, cadmium soils removal through electrokinetic phenomena increased significantly with the increase of the incubation time and with the increase of the applied electric potential difference. / O presente trabalho abordou a aplicação de fenômenos eletrocinéticos na remediação de solos, com um direcionamento ao emprego da eletrosmose na descontaminação de três solos da Zona da Mata Norte, estado de Minas Gerais, Brasil, contaminados com o elemento- traço cádmio. Buscou-se ampliar o horizonte de pesquisas já desenvolvidas na Universidade Federal de Viçosa, com a inclusão da avaliação do processo eletrosmótico em parâmetros químicos e mineralógicos de uma gama maior de solos, bem como avaliar o efeito de diferentes vairáveis na eficiência do processo de descontaminação. Trabalhou-se com solos residuais de gnaisse, como se segue: (i) solo 1, um residual maduro, pedologicamente classificado como Latossolo Vermelho-Amarelo, de comportamento geotécnico laterítico e textura argilo-areno-siltosa; (ii) solo 2, saprolítico, de comportamento geotécnico não laterítico e textura areno- silto-argilosa; e (iii) solo 3, também, residual maduro, pedologicamente classificado como Argissolo Vermelho- Amarelo, de comportamento geotécnico não laterítico e textura argilo-areno-siltosa. O elemento-traço empregado foi o cádmio, fonte poluidora presente em objetos de uso diário e que apresenta comportamento adsorção-dessorção intermediário. O programa de estudo foi dirigido aos solos antes e após contaminação com cádmio e abrangeu a realização de: (i) análises de difração de raios-X; (ii) análises de laboratório para determinação de propriedades física e química; (iii) determinações de CTC e PCZ; (iv) avaliação da influência da energia de compactação e, portanto, da estrutura, no coeficiente de condutividade eletrosmótica dos solos; (v) avaliação da influência da diferença de potencial elétrico aplicado (ddp) no processo de descontaminação eletrocinética, trabalhando-se com valores de 5, 15 e 30 V; (vi) análise da influência do tempo de incubação do contaminante (períodos de 1, 10 e 20 dias) e da ddp (5, 15 e 30 V) na descontaminação dos solos. Os resultados mostraram que: (i) na fração areia dos solos estudados, havia predomínio de quartzo, enquanto que nas frações argila e silte, havia dominância de caulinita; no entanto, observou-se presença expressiva de hematita e gibbsita, no solo 1, e de goethita, no solo 3; (ii) os solos 1 e 3, do ponto de vista eletroquímico e ambiental, mostraram-se mais ativos, podendo apresentar alta adsorção específica de cátions; (iii) o PCZ foi um fator determinante em todas as propriedades dos solos estudados, bem como no processo de descontaminação eletrocinética, mostrando-se associado o sentido do fluxo eletrosmótico aos resultados dos ensaios de descontaminação; (iv) a adição do contaminante aos solos produziu variações significativas nos seus parâmetros químicos obtidos via análises de rotina, CTC e PCZ, em especial no caso dos solos 1 e 3, mais ativos; (v) os valores do coeficiente de condutividade eletrosmótica não variaram significativamente com a aplicação de diferentes potenciais elétricos e de diferentes energias de compactação, exceto para o solo 3, provavelmente devido a fatores mineralógicos dos solos; (vi) a remoção de cádmio dos solos, através dos fenômenos eletrocinéticos, aumentou significativamente com o aumento do período de incubação e com o aumento da diferença de potencial elétrico aplicado, para todos os solos estudados.