O presente trabalho propõe a concentração da bauxita presente em um rejeito fino gerado na usina de beneficiamento da Companhia Brasileira de Alumínio (CBA), agora denominada Votorantim Metais Alumínio, em Itamarati de Minas (MG), através da flotação reversa da sílica, sob a forma de quartzo. Como os minerais de ferro e titânio acompanham a bauxita, é necessário fazer separação magnética para eliminá-los do concentrado final. O concentrado de ferro e titânio pode ser utilizado como aditivo para fabricação de cimento portland. O rejeito de sílica pode ser utilizado como areia para construção civil ou na própria mina em manutenção de vias de acesso. Os experimentos sistemáticos em bancada foram realizados em célula de flotação mecânica, primeiramente, com minério de uma amostragem realizada em 2004. Determinadas as dosagens ótimas dos reagentes (coletor e depressor), partiu-se para a flotação com etapas cleaner e scavenger para definir o balanço de massas e verificar o comportamento do processo. Para validar as conclusões do trabalho experimental, foi feita nova amostragem na usina de beneficiamento de Itamarati de Minas, em julho de 2005, e, com este minério, o experimento de flotação com recirculação de produtos em um circuito em bancada composto por cinco etapas rougher, cleaner e scavenger. Partindo-se de uma alimentação nova com 11,6% de alumina aproveitável, chegou-se a um concentrado com teor de 52,6% no final do circuito, após a separação magnética, com recuperação em massa de 13,3% e recuperação de alumina aproveitável de 60,4%. / The present work proposes bauxite concentration using quartz flotation from a product so far considered a tailing, from the ore processing plant of Companhia Brasileira de Alumínio (CBA), now called Votorantim Metais Alumínio, at Itamarati de Minas (MG). A magnetic separation operation is also necessary to eliminate iron and titanium contaminants. Both products from this beneficiation process can have an industrial destination: iron and titanium concentrate can be used as a portland cement charge and the quartz can be used as construction sand in mine or in road maintenance. Systematic experiments were performed on bench cell froth flotation using the remaining ore sample taken in a 2004 campaign. The optimum collector and depressant dosages were found, followed by a flotation test with cleaner and scavenger that determined the mass balance and confirmed the process behavior. To validate these conclusions a fresh ore sample was taken in July 2005. A new simulation of the flotation circuit by locked cycle with five steps rougher, cleaner and scavenger in bench scale was done with this sample. From an 11,6% alumina feed, a 52% Al2O3 alumina concentrate was achieved, after magnetic separation. The mass recovery was 13,3% and the available alumina recovery was 60,4%

Este trabalho apresenta uma análise dos possíveis impactos ambientais negativos decorrentes da instalação do aterro sanitário industrial e dos lagos de resíduos de bauxita do Parque Industrial do Consórcio do Alumínio do Maranhão - ALUMAR, em termo de contaminação das águas superficiais e subsuperficiais das bacias hidrográficas envolvidas, baseado em um grupo de atributos, considerando um modelo exploratório. A partir de dados espaciais (ensaios laboratoriais e de campo) e mapas elaborados pela ALUMAR, nas escalas 1:10.000 e 1:20.000, foram selecionados, analisados e sintetizados todos os atributos de interesse em um conjunto de 12 documentos cartográficos. Num passo seguinte, foram investigados os aspectos do meio físico (colapsividade, erosão, afundamento, estabilidade do maciço e infiltração) e as características físicas do aterro sanitário industrial e do lagos de resíduos de bauxita (posição em relação ao nível de água, posição em relação ao substrato rochoso, aspectos construtivos e técnicas de impermeabilização), os quais podem gerar condições de instabilização no sistema e nas fontes, provocando vazamento. Frente à análise dos dados obtidos, os acidentes na área do aterro sanitário industrial e dos lagos de resíduos de bauxita, podem ser ocasionado por infiltração e erosão. A contaminação decorrente de vazamentos nesta região não atingirá níveis profundos devido à presença de material silte arenoargiloso da Formação Alter do Chão, pouco permeável, que impedirá o deslocamento dos contaminantes em profundidade, promovendo o espalhamento lateral controlado pelas camadas que comportam-se como drenos, e assim os contaminantes poderão ser interceptados pelos canais de drenagem, poluindo as águas superficiais e subsuperficiais e, por conseqüência, todos os componentes do meio ambiente. / This work presents an analysis of the possible negative environmental impacts associated to the installation of industrial sanitary landfill and of lakes of bauxite residues at the Industrial Park of Aluminum Consortium in Maranhão - ALUMAR, in terms of contamination of superficial waters and groundwater, based on a group of attributes, and considering an exploratory model. From laboratories, field data and maps elaborated by ALUMAR, at scales 1:10,000 and 1:20,000, the attributes were put into 12 cartographic documents. The analyses were done considering collapsible, erosion, settlement, slope stability and infiltration conditions of the areas, technological characteristics o f industrial sanitary landfill of the bauxite waste lakes and spacial position in relation to groundwater level and rocky substratum. According to the analysis of the data obtained, the accidents in the area of industrial sanitary landfill and of the lakes of bauxite residues can be caused by infiltration, due to both a deficiency in its impermeabilization system and erosion. The current contamination in this area will not reach deep levels due to the presence of clayey sand silt layers of the Alter do Chão Formation, and low permeability, which impede the movement of pollutants in depth. On the other hand, this layer should promote the lateral dispersal controlled by the layers which behave as drains. The pollutants can be intercepted by the drainage channels, polluting the superficial waters and groundwater and, as a consequence, all the components of the environment.

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.

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The comprehension about the phosphorus (P) availability and retention in reconstructed soils under forestry recovery process after bauxite mining is important as a tool in the taking of decision with regard to the management of such nutrient. The aim of this study was to assess the adsorption of P in a reconstructed soil as a function of forestry recovery processes after bauxite mining, as well as its relation with some soil chemical and vegetation attributes. The study was performed in a bauxite exploration area in the municipality of Paragominas, PA. In this area, three systems were evaluated: native forest (FLO), as witness, Traditional planting of seedlings (PLT) and natural regeneration of vegetation (RNV). In each system, eight plots were implanted. In each plot, soil samples were collected at depths 0-5, 5-10, 10-20 and 20-40 cm, for fertility and phosphorus adsorption analyzes (P), and an inventory of the vegetation was carried out. All data were submitted to analysis of normality, homoscedasticity, variance, comparison of means and multivariate analysis, all at 5% significance. Regarding soil fertility attributes, FLO was higher, followed by RNV and by PLT, for most attributes. The diversity of forest species in PLT, with an index of 1.70 + 0.30, was significantly higher than the RNV, with a rate of 0.61 + 0.41, although there is a larger basal area RNV (1.31 + 1.60 m² ha-1) than in PLT (0.14 + 0.11 m² ha-1), in the lower stratum. In general, the adsorption curves and the maximum adsorption capacity of P in the soil followed the order PLT> RNV> FLO. There was a higher negative relation of the phosphorus adsorption with the organic matter content, with the CTCpH7 and the available P of the soil. This indicates the importance of the conservation and maintenance of the biomass, aiming at guaranteeing greater availability of P and avoiding the use of phosphate fertilizers, besides or less than necessary, in recovery practices. In addition, such results demonstrate that species diversity should not be the only factor to be taken into account, but also the soil cover when selecting species for recovery. / A compreensão sobre a disponibilidade e retenção do fósforo (P) em solos reconstituídos sob recuperação florestal após mineração de bauxita é importante como auxílio na tomada de decisão quanto ao manejo deste nutriente, bem como na avaliação da qualidade das áreas sob essas condições. O objetivo do trabalho foi avaliar a adsorção de P em solo reconstituído em função de processos de recuperação florestal após mineração de bauxita. O estudo ocorreu em uma área de exploração de bauxita, no município de Paragominas, PA. Nesta área, foram avaliados três sistemas: floresta nativa (FLO), como testemunha, plantio Tradicional de mudas (PLT) e regeneração natural da vegetação (RNV). Em cada sistema, foram implantadas oito parcelas. Em cada parcela, foram coletadas amostras de solo, às profundidades 0-5, 5-10, 10-20 e 20-40 cm, para análises de fertilidade e de adsorção do fósforo (P), sendo realizado um inventário da vegetação. Todos os dados foram submetidos às análises de normalidade, homocedasticidade, variância, comparação de médias e análise multivariada, todos à 5% de significância. Quanto aos atributos de fertilidade do solo, FLO foi superior, seguida de RNV e por fim do PLT, para maioria dos atributos. A diversidade de espécies florestais em PLT, com índice de 1,70+0,30, mostrou-se significativamente superior à RNV, com índice de 0,61+0,41, apesar de haver uma maior área basal por parte dos indivíduos da RNV (1,31+1,60 m² ha-1) do que em PLT (0,14+0,11 m² ha-1), no estrato inferior. O maior índice de diversidade, a maior área basal e a maior biomassa de liteira foram observados para FLO. De modo geral, as curvas de adsorção e a capacidade máxima de adsorção de P no solo seguiu a ordem PLT>RNV>FLO. Houve maior relação negativa da adsorção do fósforo com o teor de matéria orgânica, com a CTCpH7 e com o P disponível do solo. Isto indica a importância da conservação e manutenção da biomassa, visando garantir maior disponibilidade de P e evitando a utilização de fertilizantes fosfatados, além ou aquém do necessário, em práticas de recuperação. Além disso, tais resultados demonstram que a diversidade de espécies não deve ser o único fator a ser considerado, mas também a cobertura do solo ao se selecionar espécies para recuperação.

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.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:53:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1693328 bytes, checksum: 9905b10816789bbd9a402bcb57696f47 (MD5) Previous issue date: 2010-07-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The tailings from bauxite washing presents chemical, physical and biological characteristics unsuitable for revegetation, which complicates the environmental reclamation of the deposition ponds. This study was conducted in the National Forest Saracá-Taquera (ICMBio), Porto Trombetas, Oriximiná-PA, and aimed to evaluate physical changes, the content of organic matter and microbial respiration of a substrate formed by the disposal of tailing from bauxite beneficiation at Porto Trombetas - PA, after ten years of environmental reclamation. The experiment was installed in 1999 in randomized block design with three replications. Three treatments were evaluated: T1 - without seedlings planting and without application of lime and fertilizer, T2 - planting of native species and lower level of fertilization; T3 - planting of native species and higher level of fertilization. In the field were determined the penetration resistance (RP) and substrate moisture (&#952;) until 60 cm depth. In the laboratory were determined: Limiting Water Range (IHO), S index, pore distribution by diameter classes, whose classes were: > 50, 50 to 10, 10 to 0.2 and < 0.2 &#956;m; bulk density (Ds); macro (Pma) and microporosity (Pmi); total porosity (Pt); water dispersible clay (ADA); organic matter (MO) and microbial respiration (RM). The results were statistically analyzed using orthogonal contrasts and simple linear correlation. RP values for treatments T1, T2 and T3 ranged from 2.15 to 4.61, 2.29 to 4.15 and from 2.79 to 4.02 MPa, respectively. Only at a depth of 55 to 60 cm is that there was treatments significant effect, where T3 had a higher average value of RP. Treatments T2 and T3 had higher &#952; at depths of 0 to 10, 20 to 30 and 30 to 40 cm. There was no significant difference between treatments T2 and T3 for these depths. The correlation coefficient between &#952; and RP was -0.73, which demonstrates the importance of water in the attenuation of the RP. Starting from treatment T1 to treatment T3 there is displacement of the IHO to left, in other words the lowest Ds values were obtained on treatment T3. The RP value used in the calculation as limiting the IHO (3.5 MPa) was adequate for the present study, and also is recommended not only for substrates formed by tailings of beneficiation of bauxite, but also to areas in process of environmental recovery. The S index values for treatments T1, T2 and T3 were 0.059, 0.053 e 0.044, respectively. The results of the remaining physical analysis indicated that the substrate on treatment T3 showed better physical quality, especially when compared to treatment T1 contesting the S index results. So the S index was not efficient to represent the physical changes in the substrate, after ten years of reclamation. In the study of pore distribution by diameter classes, the higher contribution was due to pores with diameters less than 0.2 &#956;m where water is strongly retained. The effect of treatments T2 and T3 resulted in an increased in the pore volume in the diameter class > 50 &#956;m. These treatments differed significantly only for the class of diameter > 50 &#956;m, in which the treatment T2 presented higher volume. The average values of Ds for the substrate in treatments T1, T2 and T3 were 1.38, 1.31 and 1.13 kg dm-3, respectively. Treatments T2 and T3, compared to T1, favored an increase of Pmi, Pt, RM and MO, and reduction of Ds and ADA in the substrate. The treatment T3 showed increased on the Pmi and decreased on the Ds and Pma, compared with treatment T2. Significant effect was observed on treatment T3 on the reduction of Ds and increased Pmi, Pt, RM and MO, compared to treatment T1. The lowest values obtained for ADA in treatments T2 and T3 may be associated with higher levels of flocculant character cations associated with the effect of MO on the aggregates stabilization, reducing the clay dispersion. The MO showed significant correlation with Pmi (r = 0.80), Pt (r = 0.85) and Ds (r = -0.74). The RM showed significant correlation with Pmi (r = 0.73), Pt (r = 0.81), MO (r = 0.961) and Ds (r = -0.63). The substrate chemistry correction and the planting of tree species were fundamental to the establishment of vegetation and environmental reclamation of the tailing ponds in Porto Trombetas. The planting of native species and the application of lime and fertilizer provided higher biomass production, resulting in improvement of the substrate physical attributes, especially in the substrate that received the highest level of fertilization. New characterizations should be conducted to identify the ecological balance level that can be achieved in these areas. / O rejeito da lavagem de bauxita apresenta características químicas, físicas e biológicas inadequadas para a revegetação, o que dificulta a recuperação ambiental dos tanques de deposição. Este trabalho foi realizado na Floresta Nacional Saracá-Taquera (ICMBio), Porto Trombetas, Oriximiná - PA, e teve como objetivo avaliar as alterações físicas, o teor de matéria orgânica e a respiração microbiana de um substrato formado pela disposição de rejeito de lavagem de bauxita em Porto Trombetas - PA, após dez anos de recuperação ambiental. O experimento foi instalado no ano de 1999, em delineamento experimental em blocos casualizados, com três repetições. Três tratamentos foram avaliados: T1 - sem plantio e sem aplicação de calcário e fertilizantes; T2 - com plantio de espécies nativas e menor nível de adubação; T3 - com plantio de espécies nativas e maior nível de adubação. Em campo foram determinados a resistência à penetração (RP) e a umidade do substrato (&#952;), até 60 cm de profundidade. Foram determinados em laboratório: Intervalo Hídrico Ótimo (IHO); índice S; distribuição de poros por classes de diâmetro, cujas classes foram: > 50, 50 a 10, 10 a 0,2 e < 0,2 &#956;m; densidade do substrato (Ds); macro (Pma) e microporosidade (Pmi); porosidade total (Pt), argila dispersa em água (ADA), matéria orgânica (MO) e respiração microbiana (RM). Os resultados foram analisados estatisticamente por meio de contrastes ortogonais e correlação linear simples. Os valores de RP para os tratamentos T1, T2 e T3 variaram de 2,15 a 4,61, 2,29 a 4,15 e 2,79 a 4,02 MPa, respectivamente. Apenas na profundidade de 55 a 60 cm é que houve efeito significativo dos tratamentos, em que o tratamento T3 apresentou maior valor médio de RP. Os tratamentos T2 e T3 apresentaram maiores &#952; nas profundidades de 0 a 10, 20 a 30 e 30 a 40 cm. Não houve diferença significativa de &#952; entre os tratamentos T2 e T3 para essas profundidades. O coeficiente de correlação entre &#952; e RP foi de -0,73, o que demonstra o importante papel da água como atenuadora da RP. Partindo do tratamento T1 para o tratamento T3, nota-se deslocamento dos IHO para a esquerda, ou seja, os menores valores de Ds foram obtidos no tratamento T3. O valor de RP utilizado como limitante no cálculo do IHO (3,5 MPa) mostrou-se adequado para o presente estudo, sendo recomendado não apenas para substratos formados de rejeito de beneficiamento de bauxita, mas também para áreas em processo de recuperação ambiental. Os valores do índice S para os tratamentos T1, T2 e T3 foram de 0,059, 0,053 e 0,044, respectivamente. Os resultados das demais análises físicas mostraram que o substrato no tratamento T3 apresentou melhor qualidade física, sobretudo quando comparado ao tratamento T1, contestando os resultados do índice S. Dessa forma, o índice S não foi eficiente para representar as alterações físicas que ocorreram no substrato após dez anos de revegetação. No estudo da distribuição de poros por classes de diâmetro, a maior contribuição foi decorrente de poros com diâmetros inferiores a 0,2 &#956;m, nos quais a água é fortemente retida. O efeito dos tratamentos T2 e T3 resultou em aumento do volume de poros na classe de diâmetro > 50 &#956;m. Esses tratamentos diferiram significativamente apenas para a classe de diâmetro > 50 &#956;m, em que o tratamento T2 apresentou maior volume. Os valores médios de Ds para o substrato nos tratamentos T1, T2 e T3 foram de 1,38, 1,31 e 1,13 kg dm-3, respectivamente. Os tratamentos T2 e T3, em relação ao tratamento T1, favoreceram o aumento de Pmi, Pt, RM e MO, e a redução da Ds e da ADA no substrato. Comparado ao tratamento T2, o tratamento T3 apresentou significativo aumento na Pmi e redução na Ds e a Pma. Foi observado efeito significativo do tratamento T3 sobre a redução da Ds e aumento da Pmi, Pt, RM e MO, comparado ao tratamento T1. Os menores valores de ADA obtidos para os tratamentos T2 e T3 podem estar associados aos maiores teores de cátions de caráter floculante, associados ao efeito da MO sobre a estabilização de agregados, reduzindo a dispersão da argila. A MO apresentou correlação significativa com a Pmi (r = 0,80), Pt (r = 0,85) e Ds (r = -0,74). A RM apresentou correlação significativa com a Pmi (r = 0,73), Pt (r = 0,81), MO (r = 0,96) e Ds (r = -0,63). A correção química do substrato e o plantio de espécies arbóreas foram fundamentais para o estabelecimento de vegetação e recuperação ambiental dos tanques de rejeito em Porto Trombetas. O plantio de espécies nativas e a aplicação de calcário e fertilizantes proporcionaram maior produção de biomassa, resultando em melhoria dos atributos físicos do substrato, sobretudo no que recebeu o maior nível de adubação. Novas caracterizações deverão ser realizadas a fim de identificar o nível de equilíbrio ecológico que pode ser alcançado nessas áreas.

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.

O presente trabalho propõe a concentração da bauxita presente em um rejeito fino gerado na usina de beneficiamento da Companhia Brasileira de Alumínio (CBA), agora denominada Votorantim Metais Alumínio, em Itamarati de Minas (MG), através da flotação reversa da sílica, sob a forma de quartzo. Como os minerais de ferro e titânio acompanham a bauxita, é necessário fazer separação magnética para eliminá-los do concentrado final. O concentrado de ferro e titânio pode ser utilizado como aditivo para fabricação de cimento portland. O rejeito de sílica pode ser utilizado como areia para construção civil ou na própria mina em manutenção de vias de acesso. Os experimentos sistemáticos em bancada foram realizados em célula de flotação mecânica, primeiramente, com minério de uma amostragem realizada em 2004. Determinadas as dosagens ótimas dos reagentes (coletor e depressor), partiu-se para a flotação com etapas cleaner e scavenger para definir o balanço de massas e verificar o comportamento do processo. Para validar as conclusões do trabalho experimental, foi feita nova amostragem na usina de beneficiamento de Itamarati de Minas, em julho de 2005, e, com este minério, o experimento de flotação com recirculação de produtos em um circuito em bancada composto por cinco etapas rougher, cleaner e scavenger. Partindo-se de uma alimentação nova com 11,6% de alumina aproveitável, chegou-se a um concentrado com teor de 52,6% no final do circuito, após a separação magnética, com recuperação em massa de 13,3% e recuperação de alumina aproveitável de 60,4%. / The present work proposes bauxite concentration using quartz flotation from a product so far considered a tailing, from the ore processing plant of Companhia Brasileira de Alumínio (CBA), now called Votorantim Metais Alumínio, at Itamarati de Minas (MG). A magnetic separation operation is also necessary to eliminate iron and titanium contaminants. Both products from this beneficiation process can have an industrial destination: iron and titanium concentrate can be used as a portland cement charge and the quartz can be used as construction sand in mine or in road maintenance. Systematic experiments were performed on bench cell froth flotation using the remaining ore sample taken in a 2004 campaign. The optimum collector and depressant dosages were found, followed by a flotation test with cleaner and scavenger that determined the mass balance and confirmed the process behavior. To validate these conclusions a fresh ore sample was taken in July 2005. A new simulation of the flotation circuit by locked cycle with five steps rougher, cleaner and scavenger in bench scale was done with this sample. From an 11,6% alumina feed, a 52% Al2O3 alumina concentrate was achieved, after magnetic separation. The mass recovery was 13,3% and the available alumina recovery was 60,4%