Esta pesquisa visa contribuir com alternativas tecnológicas para a utilização dos resíduos de minerações de agregados produzidos na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP). Como a terceira maior metrópole do mundo, a RMSP abriga cerca de 18 milhões de habitantes, com consumo per capita de agregados de 4,2 t/hab/ano. É responsável por 25% da produção nacional, o que significou mais de 18 milhões de m³ de brita e 20 milhões de m³ de areia para o ano de 1999. As operações em atividade, durante o período estudado (1998-2000), compreendem 39 minerações de brita e 66 minerações de areia. As litologias-fonte de brita são rochas granitóides maciças, foliadas ou orientadas (maioria com textura porfirítica e matriz média a fina), e rochas gnáissicas (textura predominantemente granolepidoblástica). As rochas-fonte de areia são mantos de intemperismo de rochas graníticas, rochas sedimentares areno-argilosas e sedimentos de planícies aluviais. Foram visitadas metade das minerações de brita em atividade, subdivididas em três grupos quanto ao processo de beneficiamento e tipo de material fino produzido, que é parte comercializado e parte acumulado em pilhas ou bacias de decantação. O primeiro grupo reúne as minas que operam a seco, com produção de pedrisco e pó de pedra (-4,8 mm), o segundo aquelas que operam a úmido, com a produção de areia de brita (-4,8 mm + 0,074 mm) pela lavagem do pedrisco e descarte dos finos de pedreira (-0,074 mm), e o terceiro grupo aquelas que operam a seco mas possuem uma estrutura flexível, e podem produzir areia de brita quando há demanda, ou pedrisco e pó, se este for o produto exigido pelo mercado. Os resíduos variam de 10 a 42% do total da produção, o que significa mais de 3 milhões de m³ por ano. A areia é produzida a partir de vários tipos de empreendimentos: cava seca por desmonte hidráulico; cava submersa e extração em leito de rio com método de lavra por dragagem, bem como pedreiras e minerações de caulim ou argila para cerâmica, onde a areia participa como subproduto, tendo sido realizadas visitas em cerca de 20% das minerações. Os resíduos compreendem 30 a 50 % da produção total, significando anualmente mais de 8 milhões de m³. São compostos, predominantemente, por areia fina, silte e argila, e geralmente depositados em bacias de decantação. A partir de visitas e amostragens junto à empreendimentos minerários selecionados, os resíduos foram caracterizados tecnologicamente, tendo sido submetidos à preparação de amostras, ensaios de classificação granulométrica (peneiramento e difração laser), análise visual, análises instrumentais (difração de raios-X e fluorescência de raios-X) e ensaios tecnológicos específicos para as indústrias cerâmica, vidreira e de construção civil e pavimentação. Complementarmente, foram realizadas análises petrográficas em rochas-fonte de minerações de brita. Os resíduos das pedreiras foram caracterizados como de composição sílico-aluminosa e mineralogia básica quartzo-feldspática, e mostraram comportamento granulométrico similar entre eles. Os resíduos de mineração de areia também são sílico-aluminosos e quartzo-feldspáticos, com uma quantidade significativa de argilominerais, tendo variado o comportamento granulométrico de acordo com o tipo de beneficiamento da mineração. Verificou-se que a melhor utilização para os resíduos de mineração de agregados da RMSP é na indústria de pavimentação, com a aplicação do pó de pedra e areia de brita em pavimentos de concreto simples (CS) e compactado a rolo (CCR), como agregado miúdo em bases e sub-bases. Os finos de pedreira podem ser utilizados na indústria cerâmica, atuando como fundentes e/ou emagrecedores de matérias-primas excessivamente plásticas. A areia de brita e o pó de pedra contém uma fração granulométrica que pode ser matéria-prima estratégica para vidros de embalagem coloridos (soda-cal), caso haja interesse em separá-la. Neste caso, sugere-se, também, beneficiamento adicional para redução dos teores de ferro, melhorando a qualidade e aumentando seu valor. Para os finos das minerações de areia, com granulometria menor que 0,074 mm, o melhor uso é em massas cerâmicas dos segmentos estrutural, revestimento e branca, com a adição de alguns componentes para a otimização da massa elaborada com os resíduos. Para o único caso estudado que gera um resíduo contendo areia (-0,42 mm), a fração grossa, que precisa ser eliminada para aproveitamento cerâmico, pode ser aplicada para o mesmo segmento da indústria do vidro supra citada. / The purpose of this work is to contribute with technological alternatives for the application of wastes generated from sand and crushed stone mining in The Great São Paulo Metropolitan Area (GSPMA). The GSPMA is classified as the third among the biggest metropolitan area of the world, and hold almost 18 million of inhabitants, with 4.2 t/hab/year of aggregate per capita consumption. The 1999\'s production of aggregates in the GSPMA was over 18 million m³ of crushed stone and 20 million m³ of sand. The active mining operations during the studied period (1998 - 2000) comprise 39 crushed stone mines and 66 sand mines. The crushed stone is predominantly obtained from granitic rocks (with porphiritic texture and medium to fine groundmass) and gnessic rocks (with granolepidoblastic texture). The natural sand is extracted mostly from wheathred granitic and gneissic rocks of basement, sedimentary rocks and alluvial plain sediments. Half of the crushed stone mines in activity were visited, and they can be divided in three groups, according to the beneficiation processing and type of fine products generated. Some of these materials are commercialized and some of them are accumulated in stockpiles or tailing pond. The fìrst group joint those with dry beneficiation and produce a grade variety of crushed stone and rock powder (-4.8mm). The second one has wet beneficiation, with production of crushed sand (-4.8 + 0,074 mm) by washing the fraction less than 10 mm, wasting quarry fines (-0,074 mm). The third group gets together the mines that have dry beneficiation (producing rock powder), and a flexible circuit to produce also crushed sand, when demanded. The waste can achieve 10 to 42 % of the total production, which means over 3 millions m³ per year. Sand is produced from many types of mining operation: open pit with hydraulicking extraction, bed river underwater mining by dredging, and quarries, kaolin or ceramic clay mines in which sand is by-product. Almost 20 % of total mines were visited. The wastes from sand mining reach 30 to 50% of the total production, which means over 8 millions m³ per year, and they are mostly composed of fine sand, silt and clay and deposited in tailing pond. Selected mines were visited and had their wastes sampled. The samples were submitted to technological characterization, including sample preparation, grain size classification (sieving and laser diffraction), visual analysis, instrumental analysis (X-ray diffraction and X-ray fluorescence) and specific application tests for ceramic and glass industry, as well as civil construction and pavimentation industry. The wastes from crushed stone mining have silico-aluminous composition and quartz-feldspatic mineralogy, with similar grain size distribution. The wastes from sand mining are also silico-aluminous and quartz-feldspatic, with significant quantity of clay minerals, and their grain size distribution vary according to the type of beneficiation process on the mines. This study concluded that the best application for the GSPMA aggregate wastes should be in the pavimentation industry, using the rock powder and crushed sand in bases and sub-bases of concrete pavements. The quarry fines can be applied in ceramic industry as fluxing material and/or plasticity reducer raw material. Crushed sand and rock powder have a grain size fraction (0.59 to 0.075 mm) to be strategically used in coloured vessel glasses, if there were interest to separate it. In this case, some additional beneficiation process could reduce high iron oxide grades, to increase value and improve quality. For the sand mining wastes with grain size distribution below 0,074 mm, the best application verified is for ceramic body of structural, wall and floor tile and witewares segments, with addition of some components, to optimize the body elaborated with the wastes. When the wastes include fine sand fraction (-0,42 mm), the coarse materials that must be eliminated for ceramic use, should be well applied for the same glass industry segment above, as verified in one study case.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-23102015-183808 |
| Date | 12 December 2000 |
| Creators | Cuchierato, Gláucia |
| Contributors | Sant'Agostino, Lilia Mascarenhas |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Dissertação de Mestrado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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