Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5897.pdf: 9981391 bytes, checksum: 065fc0eaa13c12b856bd17d77b583078 (MD5) Previous issue date: 2013-03-19 / Universidade Federal de Sao Carlos / During the past decades, the bauxite residue (BR) generated in the aluminium production was considered unusable waste. However, the difficulties and the costs associated with the residue management and storage have motivated companies to invest in innovative research to find economical and environmentally safe applications for the BRin order to reduce the volume of waste stored. In this context, the building industry offers a promising application for BR. This sort of residue could be used in large quantities in the production of Portland cement, one of the most important materials in this sector. The partnership between the aluminium and cement producers might benefit both areas, opening a great opportunity to move towards sustainable development and to minimize environmental impacts. Therefore, the aim of this study was to evaluate the use of BR as an alternative source of Al2O3 and Fe2O3 in Portland cements clinker. Four formulations were developed: one without BR, which was used as a reference composition (C1),and three others containing 3wt%(C2)7 wt%(C3) and13 wt% (C4) of BR. As the main phases-C3S, C2S, C3A e C4AF- were detected in the produced clinker, it was clear that BR addition did not affect the mineralogical composition. Nevertheless, BR contents equal or greater than7wt% resulted in the formation of C3A doped with Na, which has an orthorhombic structure. Based on the quantitative X ray diffraction results and on the phase s morphology it was found that although the presence of residue has altered the chemical composition of the clinker, the mechanical behavior of the material was not affected. The mortars prepared with these clinkers reached satisfactory compressive strength and C4 materials had values of 39MPa. The results demonstrated that the presence of the BR did not affect negatively the quality of the produced material which indicates an interesting potential application for the BR. / Durante muito tempo, o resíduo de bauxita (RB) gerado na produção de alumínio, foi considerado como um resíduo inutilizável. No entanto, as dificuldades e custos associados ao gerenciamento e armazenamento do RB têm motivado as empresas a investir em pesquisas inovadoras para encontrar aplicações econômicas e ambientalmente seguras reduzindo, assim, o volume de resíduo destinado para o armazenamento final. A indústria da construção oferece um cenário de uso promissor, pois, na produção de um dos materiais mais utilizados neste setor, o Cimento Portland, poderia ser empregado um considerável volume de RB. A parceria entre os produtores de alumínio e cimento beneficiaria ambas as empresas, bem como o meio ambiente, favorecendo o crescimento sustentável. Assim, este trabalho teve como objetivo preparar clínqueres de cimentos Portland empregando-se o RB como fonte alternativa de Al2O3e Fe2O3.Foram preparadas 4 formulações: uma sem adição de RB, utilizada como referência (C1), e outras 3 com teores de resíduo de 3,6-%p (C2), 7,0-%p (C3) e 13,8-%p (C4). A adição de resíduo de bauxita não afetou a composição mineralógica do clínquer, pois as principais fasesmineralógicas- C3S, C2S, C3A e C4AF foram formadas. Contudo, nos clínqueres C3 e C4, o uso de mais de 7%-p de RB levou a formação do C3A dopado com sódio que possui estrutura ortorrômbica. Baseando-se nos resultados de difração de raios-X, morfologias e quantificações de fases, verificou-se que embora a adição de resíduo de bauxita altere a composição química do clínquer, a incorporação de até 13,8%-p de resíduo não prejudicou o comportamento mecânico do material. As argamassas preparadas com estes clínqueres apresentaram resistência a compressão satisfatória e o material C1 alcançou valores de 39 MPa após os 28 dias de cura. Finalmente, baseado nestes resultados, pode-se considerar que a presença do resíduo não afetou negativamente a qualidade do material produzido o que indica um interessante potencial de aplicação para o RB.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4603.pdf: 4986009 bytes, checksum: a36a5071413a94b0bec67b98dfad69f6 (MD5) Previous issue date: 2012-08-07 / Financiadora de Estudos e Projetos / The structures of Portland cement are frequently exposed to aggressive environments, which can lead to their degradation. Thus, the study of durability is very important to avoid damages caused by early failures as well as spending on repairs. In this work, the durability of mortars and pastes prepared with a Portland cement containing bauxite residue (BR) as raw material was evaluated and Brazilian commercial cements CPV-ARI and CPII-Z 32 were used as references. Tests were also performed with addition of silica fume to the synthesized cement. The strength and the hydration products after 28 days of cure were evaluated, as well as the chemical, strength and microstructural changes of mortars and pastes subjected to Na2SO4 attack. Acidic attacks using HCl and H2SO4 and leaching tests using distillated water were also carried out. The results showed that the synthesized cement presented a NaC3A phase, which was more resistant to Na2SO4 attack. The uniaxial compressive strength of the mortar prepared with the synthesized cement after curing for 28 days was 39 MPa, and increased to 54 MPa with the addition of silica fume. However, there were some weaknesses in the hydrated structure, such as a large amount of portlandite and high porosity of mortars. The addition of silica fume could overcome these problems and also improved the mortars resistance to acidic and sulfate attacks. The leaching tests showed that sodium was the most leached element from the synthesized cement mortars. The addition of silica fume was also positive in this case, since it strongly reduced the sodium reactivity. Among the elements that could be detected, there were no excess of toxic ones leached from the synthesized cement mortars, which suggests that the BR incorporation would not damage the environment or public health safety. / As estruturas de cimento Portland estão usualmente expostas a ambientes agressivos que podem levar a sua degradação. Assim, o estudo da durabilidade é muito importante para se evitar danos por falhas prematuras e gastos com reparos. Neste trabalho, foi avaliada a durabilidade de pastas e argamassas de um cimento Portland sintetizado com resíduo de bauxita (RB) como matéria-prima, utilizando-se como referências dois cimentos comerciais brasileiros CPV-ARI e CPII-Z 32. Os ensaios também foram realizados com adição de microssílica ao cimento sintetizado. Foram avaliados a resistência mecânica e os produtos de hidratação após 28 dias de cura, bem como as transformações químicas, mecânicas e microestruturais de argamassas e pastas submetidas ao ataque por Na2SO4. Foram avaliados também o ataque ácido, por HCl e H2SO4 e a lixiviação por água destilada. Os resultados mostraram que o cimento sintetizado apresentou uma fase NaC3A, que se mostrou mais resistente ao ataque por Na2SO4. A resistência à compressão uniaxial da argamassa preparada com o cimento sintetizado após 28 dias de cura foi 39 MPa e, com a adição de microssílica, aumentou para 54 MPa. No entanto, houve algumas deficiências na estrutura hidratada, como alto teor de portlandita e maior porosidade aparente. A adição de microssílica pôde sanar esses problemas e ainda melhorou o desempenho das argamassas frente aos dois ácidos e ao ataque por sulfato. Os ensaios de lixiviação mostraram que o elemento lixiviado pelas argamassas dos cimentos sintetizados, em maior quantidade, foi o sódio, devido ao seu alto teor no RB. A adição de microssílica também foi benéfica neste caso, pois diminuiu a reatividade do sódio. Dentre os elementos que puderam ser analisados, não se observou a liberação de componentes tóxicos em excesso pelas argamassas dos cimentos sintetizados, indicando que a incorporação do RB não causaria danos ao meio ambiente ou à saúde pública.

O presente trabalho visou identificar e caracterizar três cepas, BRA1, BRA3 e BRA5, isoladas do resíduo de bauxita da região Sul de Minas Gerais. Foi realizado o seqüenciamento do gene 16S RNA ribossomal utilizando dois pares de primers em que foi possível seqüenciar 1300pb de cada cepa isolada. Testes bioquímicos e metabólicos complementares foram realizados a fim de caracterizar os isolados. Os resultados indicaram que a cepa BRA1 foi identificada com 99,7% de similaridade com Bacillus cohnii e caracterizada como: Gram-positiva; redutora de nitrato, catalase, oxidase e amilase positiva; faixa de crescimento entre pH 7 e 10; tolerante às concentrações de 0 a 10% de NaCl, e; faixa de temperatura de 20 a 40ºC. A cepa BRA3 foi identificada com 99,7% de similaridade com Bacillus pseudofirmus e caracterizada como: Gram-positiva; catalase e amilase positiva; oxidase negativa e não redutora de nitrato; faixa de crescimento entre pH 7 e 10; tolerante às concentrações de 5 a 10% de NaCl, dependente do íon Na+ para crescimento, e; faixa de temperatura de 10 a 40ºC. Com os resultados da técnica de seqüenciamento, a cepa BRA5 foi identificada com 99,7% de similaridade com Bacilus clarkii e Bacillus polygoni. Após testes bioquímicos e fisiológicos, a cepa BRA5 ficou mais próxima às características bioquímicas do Bacillus clarkii, caracterizada como: Gram-positiva; catalase e oxidase positiva, redutora de nitrato e amilase negativa; faixa de crescimento entre pH 8 e 10; tolerante às concentrações de 5 a 10% de NaCl, dependente do íon Na+ para crescimento, e; faixa de temperatura de 20 a 40ºC. A utilização dos açúcares: glicose, frutose, sacarose e manitol pelas cepas foi positiva e os ácidos mais produzidos a partir das fontes de carbono foram os ácidos acético, isobutírico, isovalérico, entre outros. As cepas BRA1, BRA3 e BRA5 utilizando glicose como fonte de carbono foram capazes de diminuir o pH do meio de 10,5 para aproximadamente 9,3, 9,5 e 9, respectivamente. A identificação e caracterização dos isolados foram bem sucedidas e os resultados apresentados estão de acordo com os encontrados na literatura. / This study aimed to identify and characterize three strains BRA1, BRA3 and BRA5 isolated from bauxite residue in the Southern region of Minas Gerais. Sequencing of 16S ribosomal RNA gene was carried out using two pairs of primers, which allowed high quality sequencing of 1300pb from each isolated strain. Additional biochemical tests were conducted to characterize the strains. The results indicated that strain BRA1 was identified with 99.7% similarity with B. cohnii and characterized as: Gram-positive; positive for nitrate reduction, catalase, oxidase and amylase; growth range between pH 7 and 10; tolerant to concentrations of 0 to 10% NaCl, and; growth is observed between 20 and 40 °C. The strain BRA3 was identified with 99.7% similarity with Bacillus pseudofirmus and characterized as: Gram-positive; positive for catalase and amylase; negative for oxidase and nitrate reduction; growth range between pH 7 and 10; tolerant to concentrations of 5 to 10% NaCl, Na+ ion dependent for growth, and; growth is observed between 10 and 40 °C. In the results of the sequencing analysis, strain BRA5 was identified with 99.7% similarity with Bacillus clarkii and Bacillus polygoni. After biochemical and physiological tests, the strain BRA5 was closest to the biochemical characteristics of Bacillus clarkii, characterized as Gram-positive; positive for catalase and oxidase, non-nitrate reduction, and amylase; growth range between pH 8 and 10; tolerant to concentrations of 5 to 10% NaCl, Na + ion dependent for growth, and; growth is observed between 20 and 40 °C. The use of sugars: glucose, fructose, sucrose and mannitol was positive and the higher amount of acids produced from the carbon sources were acetic, isobutyric, isovaleric, among others. Strains BRA1, BRA3 and BRA5 using glucose as a carbon source were able to decrease the medium pH 10.5 to approximately 9.3, 9.5 and 9, respectively. The identification and characterization of isolates were successful and the results presented are consistent with those found in the literature. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais - FAPEMIG

A lama vermelha é o resíduo gerado pela Indústria do Alumínio. Assim como outros resíduos industriais apresenta características complexas com inúmeras dificuldades de manipulação, além de ser um material perigoso pela sua baixa granulometria e alcalinidade. É um resíduo com potencial poluidor alto, agravado pela forma de disposição vulnerável geralmente adotada, sendo esta a disposição do resíduo em lagoas projetadas para esta finalidade. O estudo e desenvolvimento de alternativas sustentáveis para a utilização da lama vermelha devidamente tratada como matérias-primas de outros processos são tendências importantes e necessárias no contexto mundial de preservação do meio ambiente. O objetivo deste estudo é compreender o comportamento da lama vermelha sob a influência de diferentes temperaturas de tratamento térmico. Baseados nos efeitos de redução de área e transformações de fases, característicos dos processos térmicos, adotou-se um foco de análise voltado para a redução pH e dos íons livres. A identificação dos pHs adequados de análise da concentração de íons solúveis foi feita com base nas curvas de mobilidade eletroforética e condutividade. Os resultados obtidos para as amostras calcinadas mostraram queda do pH inicial das dispersões e da concentração dos íons solubilizados. Esse efeito pode ser atribuído a redução de área e a incorporação de íons à estrutura, o que assegura ao resíduo menor reatividade. / Red mud is the waste generated by Aluminium Industry, like other industrial wastes, has complex features with several difficulties in handling, as well as being a hazardous material because of its low particle size, alkalinity and high amount generated. It is a waste with high pollution potential, compounded by the vulnerability of the disposition generally adopted, usually in lagoons designed for this purpose. The study and development of sustainable alternatives for the use of properly treated red mud, as raw material of other processes, are important tendencies and necessaries in the global context of environmental preservation. However, this work deals the thermal treatment as method to modify the characteristics of the waste, suggesting the reduction of alkalinity with the lower leaching of alkaline ions. This approach can be a discarding alternative most reliable and safe for the environment. The objective of this study is understand the red muds behavior using thermal treatment. Based on the reduction effects of the area and phase transformations characteristic of thermal process, the analysis was taken observing the reduction of free ions and pH. Identification of correct pH of analyse of soluble ions concentration was based at mobility electrophoretic and conductivity graphics. The results of calcined samples showed reduction of initial pH and the concentration of soluble ions. This effect could be assigned to the area reduction and ions incorporation at structure, which ensures the residue lower reactivity.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5513.pdf: 6669957 bytes, checksum: 9c1ffbe8118424982113968037eabd18 (MD5) Previous issue date: 2013-03-18 / Universidade Federal de Sao Carlos / The modern society has an elevated and increasingly pattern of consumption, demanding a high industrial productivity and generating enormous residue volumes, resulting in a conduct that is becoming each time more unsustainable. The bauxite residue (BR), also known as red mud, is the residue of biggest generation by the aluminum industry, being stocked in large impermeable deposits, being this way the passive of the highest management cost for this industrial sector. Only in Brazil the minimum estimative of BR generation is of 10.7 million tons/year. Nevertheless, the BR, although alkaline, is composed by fine particles rich in iron, aluminum and silicon oxides, consisting therefore in a raw material of possible interests for many applications in traditional ceramics, mainly in civil construction. In this alternative, the use of BR, as a raw material, in the development of new sulfobelite cements for civil construction shows itself very attractive. These cements are characterized by the calcium sulfoaluminate phase (C4A3S), higher contents of belite (β-C2S) and calcium ferrialuminate (C4AF), as well as the absence of alite (C3S). Due to this composition these cements have been showing economic-environmental, and possibly even technical, advantages over Portland cement. From their benefits, highlights a reduction of 30% to 62% on equivalent CO2 emissions, as for less limestone used, as well as, lower burning temperature, bringing also energy reduction in the process. The sulfobelite clinker was synthesized using the raw materials: limestone, commercial gypsum, BR and São Simão clay. Using expressive BR content, up to 11.2wt%; understanding the influence of Al2O3/Fe2O3 (A/F) ratio; and gypsum additions; for the synthesis of sulfobelite cements it was possible to develop satisfactory formulations. These sulfobelite cement formulations presented apparent porosity and mechanical strength equivalent to commercial Portland cement (CPII-Z32 and CPV-ARI), else than the formation of hydration products similar to a commercial calcium sulfoaluminato cement. / A sociedade moderna tem um elevado e crescente padrão de consumo, demandando alta produtividade industrial e gerando enormes volumes de resíduos, resultando em uma conduta que vêm se tornando cada vez mais insustentável. O resíduo de bauxita (RB), também conhecido por lama vermelha, é o resíduo da indústria do alumínio de maior geração que é estocado em grandes depósitos impermeáveis, tornando-se assim o passivo de gerenciamento mais caro para essa indústria. Somente no Brasil a estimativa mínima de geração do RB é de 10,7 milhões de toneladas/ano. Contudo, o RB, apesar de ser alcalino, é composto de finas partículas ricas em óxidos de ferro, alumínio e silício, constituindo assim uma matéria-prima possivelmente interessante para diversas aplicações em produtos cerâmicos tradicionais, sobretudo na construção civil. Dentro desta alternativa, o uso de RB, como matéria-prima, no desenvolvimento de novos cimentos sulfobelíticos para a construção civil se mostra bastante atrativo. Estes cimentos se caracterizam pela fase de sulfoaluminato de cálcio (C4A3S), maiores teores de belita (β-C2S) e ferroaluminato de cálcio (C4AF), assim como a ausência de alita (C3S). Decorrente desta composição estes cimentos têm apresentado vantagens econômico-ambientais e possivelmente até técnicas, quando comparados ao cimento Portland. Dentre estes benefícios, destaca-se a redução de 30% a 62% na emissão de CO2-equivalente, tanto pelo menor uso de calcário como pela menor temperatura de queima, trazendo também economia energética ao processo. O clínquer sulfobelítico foi sintetizado empregando as matérias-primas: calcário calcítico, gesso comercial, RB e argila São Simão. Utilizando teores expressivos de RB, de até 11,2%-p; compreendendo a influência da relação Al2O3/Fe2O3 (A/F); e adições de gesso; para a síntese do cimento sulfobelítico, foi possível desenvolver formulações satisfatórias. Estas formulações de cimento sulfobelítico apresentaram, porosidade aparente e resistência mecânica equivalentes a cimentos Portland comerciais (CPII-Z32 e CPV-ARI), além da formação de produtos de hidratação semelhante ao um cimento de sulfoaluminato de cálcio comercial.

A lama vermelha é o resíduo gerado pela Indústria do Alumínio. Assim como outros resíduos industriais apresenta características complexas com inúmeras dificuldades de manipulação, além de ser um material perigoso pela sua baixa granulometria e alcalinidade. É um resíduo com potencial poluidor alto, agravado pela forma de disposição vulnerável geralmente adotada, sendo esta a disposição do resíduo em lagoas projetadas para esta finalidade. O estudo e desenvolvimento de alternativas sustentáveis para a utilização da lama vermelha devidamente tratada como matérias-primas de outros processos são tendências importantes e necessárias no contexto mundial de preservação do meio ambiente. O objetivo deste estudo é compreender o comportamento da lama vermelha sob a influência de diferentes temperaturas de tratamento térmico. Baseados nos efeitos de redução de área e transformações de fases, característicos dos processos térmicos, adotou-se um foco de análise voltado para a redução pH e dos íons livres. A identificação dos pHs adequados de análise da concentração de íons solúveis foi feita com base nas curvas de mobilidade eletroforética e condutividade. Os resultados obtidos para as amostras calcinadas mostraram queda do pH inicial das dispersões e da concentração dos íons solubilizados. Esse efeito pode ser atribuído a redução de área e a incorporação de íons à estrutura, o que assegura ao resíduo menor reatividade. / Red mud is the waste generated by Aluminium Industry, like other industrial wastes, has complex features with several difficulties in handling, as well as being a hazardous material because of its low particle size, alkalinity and high amount generated. It is a waste with high pollution potential, compounded by the vulnerability of the disposition generally adopted, usually in lagoons designed for this purpose. The study and development of sustainable alternatives for the use of properly treated red mud, as raw material of other processes, are important tendencies and necessaries in the global context of environmental preservation. However, this work deals the thermal treatment as method to modify the characteristics of the waste, suggesting the reduction of alkalinity with the lower leaching of alkaline ions. This approach can be a discarding alternative most reliable and safe for the environment. The objective of this study is understand the red muds behavior using thermal treatment. Based on the reduction effects of the area and phase transformations characteristic of thermal process, the analysis was taken observing the reduction of free ions and pH. Identification of correct pH of analyse of soluble ions concentration was based at mobility electrophoretic and conductivity graphics. The results of calcined samples showed reduction of initial pH and the concentration of soluble ions. This effect could be assigned to the area reduction and ions incorporation at structure, which ensures the residue lower reactivity.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2013-05-10T22:15:22Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AbsorcaoDioxidoCarbono.pdf: 5740409 bytes, checksum: a57a9bfc61acf2179e3c32f4ee1816b9 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2013-05-20T13:37:34Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AbsorcaoDioxidoCarbono.pdf: 5740409 bytes, checksum: a57a9bfc61acf2179e3c32f4ee1816b9 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-05-20T13:37:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AbsorcaoDioxidoCarbono.pdf: 5740409 bytes, checksum: a57a9bfc61acf2179e3c32f4ee1816b9 (MD5) Previous issue date: 2013 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Um dos problemas ambientais mais discutidos atualmente no cenário mundial são o aquecimento global e suas implicações. Apesar de o efeito estufa ser um fenômeno natural, o aumento nas emissões de gases como o CO2 proveniente do processo de combustão, pode favorecer o seu agravamento. Seguindo essa vertente, existe o interesse na realização de pesquisas para minimizar a liberação deste gás na atmosfera. Este trabalho, tem por finalidade estudar o processo de absorção do dióxido de carbono pela fase aquosa do resíduo de bauxita (soda e íons dissolvidos em solução) em torre de aspersão e em torre de selas randômicas (ambas em escala piloto), bem como verificar a alteração do pH nesse processo de absorção para ambas as torres. Avaliar a alteração do pH e a capacidade de absorção do CO2, considerando as seguintes variáveis: O tipo de torre de absorção, o uso do sobrenadante como meio absorvente e o uso da suspensão aquecida por resistências. Os resultados mostraram que a suspensão do resíduo de bauxita absorveu quantidade significativa de CO2, tanto na torre de aspersão quanto na torre de selas. A taxa de absorção média ficou em torno de 8,42% para a torre de aspersão e 9,34% para a torre de selas. A capacidade de carbonatação da suspensão à 27%-p ficou em torno de 33,3 Kg CO2 por tonelada de resíduo e houve uma redução substancial da alcalinidade do resíduo através da reação com os efluentes gasosos, com uma diminuição média de 4,0 e 3,5 unidades de pH para a torre de selas e de aspersão respectivamente. / One of the most discussed environmental problems on the world scene today is global warming and its implications. Although the greenhouse effect is a natural phenomenon, the increase in emissions of gases such as CO2 from the combustion process may favor its aggravation. Following this line, there is interest in conducting research to minimize the release of this gas in the atmosphere. This work aims to study the process of absorption of carbon dioxide by aqueous phase of bauxite residue (soda and dissolved ions in solution) in spray tower and tower saddles random (both pilot scale), as well as check the pH change in this absorption process to both towers. Evaluate pH change and CO2 absorption capacity by considering the following variables: the type of absorption tower, using the supernatant as the absorbent means and the use of the suspension heated by resistances. The results showed that the suspension of bauxite residue absorbed significant amount of CO2, both the spray tower as the tower saddles. The average absorption rate was around 8.42% for the spray tower and 9.34% for the tower saddles. The ability carbonating the suspension of 27%-p was about 33.3 kg CO2 per tonne of waste and there was a substantial reduction of the alkalinity of the residue by reaction with gaseous effluents with a mean decrease of 4.0 and 3.5 pH units for the tower saddles and sprinkler respectively.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A técnica de deposição de resíduos de processamento de bauxita prevê uma operação inicial de lançamento de resíduos, por via úmida, no interior de reservatórios artificiais. Nesta fase de deposição, os resíduos são lançados em forma de polpa, sofrendo processos de sedimentação e adensamento por peso próprio. A vida útil dos reservatórios depende fundamentalmente do comportamento geotécnico do resíduo, cujas propriedades variam ao longo do tempo e da profundidade. A presente dissertação tem como objetivo a análise do comportamento de uma área de resíduos de bauxita durante a operação de enchimento do reservatório. Para tanto, foi utilizado o programa Plaxis, que executa análises tensão-deformação pelo método dos elementos finitos. Os parâmetros geotécnicos do resíduo foram definidos com base em ensaios de adensamento e piezocone, executados em amostras representativas da polpa de resíduos. Para calibração do modelo, a batimetria executada no reservatório foi confrontada com as cotas de enchimento previstas numericamente. Finalmente, a distribuição dos parâmetros geotécnicos (peso específico, índice de vazios, permeabilidade) com a profundidade prevista numericamente foi confrontada com os valores medidos no campo, ao final da etapa de enchimento. O conhecimento da variação dos parâmetros geotécnicos com a profundidade ao final do enchimento é importante para avaliar o comportamento do reservatório na etapa de operação de alteamento, e para a estimativa do ganho de vida útil do reservatório. Os resultados permitiram avaliar o funcionamento da drenagem de fundo, a distribuição complexa dos excessos de poropressão ao final do enchimento, os perfis dos índices físicos com a profundidade e o ganho de vida útil. As análises mostraram que o programa foi capaz de reproduzir os processos simultâneos de sedimentação e adensamento por peso próprio, em análises de enchimento de reservatórios de resíduos. / The technique of disposing of waste bauxite processing provides an initial launch of operation, the wet disposal, within artificial reservoirs. In this phase of deposition, the waste is released in the form of pulp, suffering processes of sedimentation and consolidation by self-weight. The useful life of the reservoirs depends crucially on the Geotechnical behavior of the residue, whose properties vary over time and depth. The present dissertation aims to behavior analysis of a bauxite waste area during the operation of filling the tank. To this end, we used the program Plaxis, which performs stress-strain analyses by the finite element method. The Geotechnical parameters of residue were defined based on piezocone, consolidation and tests carried out on representative samples of waste pulp. For calibration of the bathymetry model executed in the reservoir was faced with filling quotas provided for numerically. Finally, the distribution of geotechnical parameters (specific weight, void ratio, permeability) with the depth expected numerically was confronted with the values measured in the field, at the end of the filling stage. Knowledge of geotechnical parameters variation with depth at the end of the filling is important to evaluate the behavior of the reservoir in heightening operation step, and for the estimation of the useful life of the reservoir. The results made it possible to assess the functioning of the Fund drainage, the complex distribution of excess pore pressure dissipations at the end of the filling, the profiles of physical indexes with the depth and the gain of life. The analysis showed that the program was able to reproduce the simultaneous processes of sedimentation and consolidation by selfweight, in analyses of reservoir filling of waste.

A previsão do comportamento de resíduos constituiu-se em um desafio geotécnico, uma vez que estes materiais apresentam uma resposta distinta dos materiais usualmente encontrados em depósitos naturais. A análise dos recalques da fundação, decorrentes da sobrecarga imposta pelo alteamento, é complexa, tendo em vista que o adensamento de resíduos pressupõe grandes deformações, invalidando o uso de teorias clássicas de adensamento. Atualmente, no Brasil, a técnica de disposição de resíduos de bauxita prevê uma operação inicial de lançamento no interior de lagos artificiais, em forma de polpa. Após o esgotamento do lago e ressecamento do resíduo, inicia-se o lançamento pelo método a montante. Neste método, a polpa é lançada sobre o resíduo pré-existente, que se encontra em processo de adensamento. O presente trabalho tem como objetivo reproduzir numericamente o comportamento de áreas de resíduos durante a etapa de alteamento a montante. A pesquisa tem como enfoque 2 áreas de resíduos de bauxita. Uma delas encontra-se em fase de reabilitação e dispõe de instrumentação de campo (recalques e deslocamentos horizontais). A outra se encontra em fase de operação do alteamento e dispõe de dados experimentais. Desta forma, a metodologia consistiu na reprodução numérica do processo de alteamento da área instrumentada e comparação dos resultados com a instrumentação de campo, com objetivo de avaliar o modelo numérico e os parâmetros do resíduo. Posteriormente, realizou-se a previsão do comportamento do resíduo de fundação da área em fase de alteamento. Os parâmetros geotécnicos foram definidos a partir de um extenso programa de ensaios de campo e laboratório, executado no local em estudo, fazendo-se uso de um tratamento estatístico dos dados experimentais. Os resultados numéricos mostraram a potencialidade do programa na previsão do comportamento de áreas de resíduos durante o alteamento a montante, com previsões de recalques e deslocamentos horizontais coerentes com a instrumentação de campo. / The prediction of solid wastes behavior is a challenge for geotechnical engineers, since its response differ from the materials usually found in natural deposits. The analysis of the settlements of the foundation, due to the embankment raising is complex. Tailings undergo large settlements, which cannot be evaluated by ordinary consolidation theories. In Brazil, bauxite tailings are initially discharged into impoundment areas in a slurry form. After achieving the storage capacity of the reservoir, the tailing is allowed to dry, in order to enhance its resistance. Subsequently, the embankment is raised by the upstream method, and the mud is discharged on top of a material which is undergoing a consolidation process. The present research aims at reproducing numerically the response of bauxite tailings due to an upstream raising operation. The research focused 2 impoundment areas at same site. One area is being environmentally rehabilitated and is instrumented with vertical and horizontal gauges. The other is still in operation and an experimental investigation was carried out at this site. The methodology consisted of simulating the sequence of embankment raises and comparing the results with field instrumentation, in order to evaluate the numerical model and waste parameters. Subsequently, the behavior of the foundation of the area undergoing a raising embankment operation was evaluated. The geotechnical parameters were defined according to a statistical treatment of results of the experimental program (field and laboratory). The vertical and horizontal displacements, predicted by the numerical simulation, fitted reasonably well with field instrumentation and showed the inherent potential of the numerical modeling.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A técnica de deposição de resíduos de processamento de bauxita prevê uma operação inicial de lançamento de resíduos, por via úmida, no interior de reservatórios artificiais. Nesta fase de deposição, os resíduos são lançados em forma de polpa, sofrendo processos de sedimentação e adensamento por peso próprio. A vida útil dos reservatórios depende fundamentalmente do comportamento geotécnico do resíduo, cujas propriedades variam ao longo do tempo e da profundidade. A presente dissertação tem como objetivo a análise do comportamento de uma área de resíduos de bauxita durante a operação de enchimento do reservatório. Para tanto, foi utilizado o programa Plaxis, que executa análises tensão-deformação pelo método dos elementos finitos. Os parâmetros geotécnicos do resíduo foram definidos com base em ensaios de adensamento e piezocone, executados em amostras representativas da polpa de resíduos. Para calibração do modelo, a batimetria executada no reservatório foi confrontada com as cotas de enchimento previstas numericamente. Finalmente, a distribuição dos parâmetros geotécnicos (peso específico, índice de vazios, permeabilidade) com a profundidade prevista numericamente foi confrontada com os valores medidos no campo, ao final da etapa de enchimento. O conhecimento da variação dos parâmetros geotécnicos com a profundidade ao final do enchimento é importante para avaliar o comportamento do reservatório na etapa de operação de alteamento, e para a estimativa do ganho de vida útil do reservatório. Os resultados permitiram avaliar o funcionamento da drenagem de fundo, a distribuição complexa dos excessos de poropressão ao final do enchimento, os perfis dos índices físicos com a profundidade e o ganho de vida útil. As análises mostraram que o programa foi capaz de reproduzir os processos simultâneos de sedimentação e adensamento por peso próprio, em análises de enchimento de reservatórios de resíduos. / The technique of disposing of waste bauxite processing provides an initial launch of operation, the wet disposal, within artificial reservoirs. In this phase of deposition, the waste is released in the form of pulp, suffering processes of sedimentation and consolidation by self-weight. The useful life of the reservoirs depends crucially on the Geotechnical behavior of the residue, whose properties vary over time and depth. The present dissertation aims to behavior analysis of a bauxite waste area during the operation of filling the tank. To this end, we used the program Plaxis, which performs stress-strain analyses by the finite element method. The Geotechnical parameters of residue were defined based on piezocone, consolidation and tests carried out on representative samples of waste pulp. For calibration of the bathymetry model executed in the reservoir was faced with filling quotas provided for numerically. Finally, the distribution of geotechnical parameters (specific weight, void ratio, permeability) with the depth expected numerically was confronted with the values measured in the field, at the end of the filling stage. Knowledge of geotechnical parameters variation with depth at the end of the filling is important to evaluate the behavior of the reservoir in heightening operation step, and for the estimation of the useful life of the reservoir. The results made it possible to assess the functioning of the Fund drainage, the complex distribution of excess pore pressure dissipations at the end of the filling, the profiles of physical indexes with the depth and the gain of life. The analysis showed that the program was able to reproduce the simultaneous processes of sedimentation and consolidation by selfweight, in analyses of reservoir filling of waste.