Impacto das características mineralógicas e microestruturais no comportamento geotécnico dos finos de minérios de ferro

Abstract

O minério de ferro representa aproximadamente 30 bilhões de dólares em exportações anuais para o Brasil, com uma produção de 378 milhões de toneladas somente no ano de 2023. Para o transporte desses grandes volumes, são utilizados navios graneleiros. No entanto, as mineradoras enfrentam dificuldades relacionadas ao comportamento dos minérios de ferro, como instabilidades durante a formação de pilhas e o risco de liquefação durante o transporte. Esse risco é causado pelos carregamentos cíclicos aos quais os navios estão sujeitos, além da migração de umidade no material, especialmente nos minérios de granulometria mais fina. Diversos estudos técnicos e pesquisas resultaram em modificações nas normas internacionais, com a criação de regulamentos específicos para os Finos de Minério de Ferro (FMF), que, devido à sua granulometria e composição, apresentam potencial de liquefação durante o transporte marítimo. Embora a granulometria seja amplamente estudada, ainda é incerto de que maneira a presença de certos minerais pode influenciar o comportamento geotécnico do FMF. O objetivo deste estudo é avaliar a influência da composição dos FMF em seu comportamento geotécnico. Para isso, foi realizada uma caracterização da composição desse material, juntamente com uma análise química e microestrutural, a fim de comparar FMF com diferentes composições. Também foram conduzidos ensaios de condutividade hidráulica e triaxiais para correlacionar as propriedades químicas e mineralógicas com o comportamento do material. Os resultados indicaram que a presença de goethita ocre altera significativamente o comportamento dos FMF, e uma caracterização mineralógica adequada é essencial para compreender o comportamento geotécnico e comparar diferentes FMF.

Iron ore represents approximately 30 billion dollars in annual exports for Brazil, with a production of 378 million tons in 2023 alone. Bulk carriers are used to transport these large volumes. However, mining companies face challenges related to the behavior of iron ores, such as instabilities during stockpile formation and the risk of liquefaction during transportation. This risk is caused by the cyclic loading to which ships are subjected, as well as moisture migration within the material, especially in finer-grained ores. Various technical studies and research have led to modifications in international regulations, resulting in the creation of specific guidelines for Iron Ore Fines (IOF), which, due to their granulometry and composition, have the potential to liquefy during maritime transport. Although granulometry has been extensively studied, it remains uncertain how the presence of certain minerals may influence the geotechnical behavior of IOF. The objective of this study is to assess the influence of IOF composition on its geotechnical behavior. To achieve this, a characterization of the material’s composition was conducted, along with chemical and microstructural analyses, to compare IOF with different compositions. Additionally, hydraulic conductivity and triaxial tests were performed to correlate the chemical and mineralogical properties with the material's behavior. The results indicated that the presence of ochre goethite significantly alters the behavior of IOF, and proper mineralogical characterization is essential for understanding geotechnical behavior and comparing different IOFs.