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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2023.tde-05062023-144454
Documento
Autor
Nome completo
Beatriz Motta Rodrigues
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2023
Orientador
Banca examinadora
Azevedo, Antonio Carlos de (Presidente)
Santos, Jean Cheyson Barros dos
Boggiani, Paulo Cesar
Moraes, Moacir Tuzzin de
Título em português
Dinâmica da água e intemperismo em uma pilha de pó de rocha máfica
Palavras-chave em português
Finos de britagem
Índices de intemperismo
Mineralização
Permeabilidade
Resumo em português
A produção de agregados nas indústrias de mineração gera grande volume de material fino, que na maioria das vezes, é empilhado nos pátios da mineradora sem destinação apropriada. O CO2 dissolvido nas águas da chuva encontra esses silicatos recém quebrados e pode dar início a reações exotérmicas que formam novas fases minerais, sendo umas delas o carbonato, e assim, convertendo o CO2 em fases minerais estáveis. Estudos dessas pilhas em condições tropicais são escassos, e mais baseados em modelagem. Dessa forma, visando a compreensão dos processos por meio de coleta e análise de amostras in situ, uma pilha de finos de britagem originada da produção de agregados de rocha máfica foi estudada. Durante as observações de campo, notou-se a presença sazonal de eflorescências, principalmente na base da pilha, e assim, duas linhas de estudo foram escolhidas, sendo uma voltada ao entendimento das propriedades hidráulicas e como essas propriedades interferem nas reações químicas de intemperismo e consequente precipitação destas novas fases. Os resultados indicam que a porosidade interna da pilha está relacionada a processos de deposição e acomodação pela movimentação de partículas nos fluxos de água. As diferenças entre os tamanhos dos grãos geram movimentos de água distintos. O tempo de contato entre a água e os minerais é relativamente rápido, consequentemente, os índices de intemperismo foram incipientes, mas o balanço de massa demonstrou que a dissolução de minerais é suficiente para liberar bases e íons sulfatos para a solução. Devido à ausência de vegetação na pilha, acredita-se que a evaporação seja o processo mais atuante, de modo que à medida que a água evapora, a solução torna-se mais concentrada ocasionando a precipitação das eflorescências. As eflorescências constituíram-se de sulfatos de cálcio. Amostras da pilha foram submetidas ao intemperismo acelerado em câmara de carbonatação ao longo de quatro meses. Observou-se dissolução (e não precipitação) dos carbonatos primários já presentes na rocha fonte, mas a precipitação de carbonatos secundários não foi detectada no intervalo de tempo estudado.
Título em inglês
Weathering and water dynamics of a crushed mafic rock pile
Palavras-chave em inglês
Crushing fines
Mineral carbonation
Permeability
Weathering index
Resumo em inglês
The production of aggregates in the mining industries generate large volumes of fine material, which, in most cases, are piled up in the mining yards without proper disposal. The CO2 dissolved in rainwater finds these recently broken silicates and can initiate exothermic reactions that form new mineral phases, one of which is carbonate, and thus, CO2 is converted to stable mineral phases. Studies of these piles in tropical conditions are scarce, and more focused on modeling lines. Thus, aiming at understanding the processes, and how to relate them, a pile of crushing fines developed from the production of aggregates in Diabásio was used in this study. During the field observations, the precipitation of white efflorescence was noticed, mainly at the base of the pile, and thus, two lines of study were chosen, one focused on the understanding of the hydraulic properties and how these properties interfere in the chemical reactions of weathering and consequent precipitation of new phases. The results indicate that the internal porosity of the pile is related to deposition and accommodation processes by the movement of particles in water flows. Differences between grain sizes generate different water movements, in addition to greater diffusion of oxygen in the superficial parts of the pile. The contact time between the water and the minerals is relatively fast, however, through the calculations of weathering and mass balance it was possible to observe that, even incipient, the dissolution of minerals releases bases and sulfate ions into the solution. Due to the absence of vegetation on the flat, it is believed that evaporation is the most active process, and that when the pile becomes unsaturated, the solution concentrated in ions precipitates as calcium and sodium sulfates. Some samples were subjected to enhanced weathering, and it was found that over four months, the dissolution was concentrated in primary carbonates of the source rock, however, more months of study would be needed to prove the precipitation of secondary carbonates. Finally, the presence of carbonates was not verified, but of calcium sulfates, however, the potential for carbon mineralization in crushing fines cannot be disregarded without first studying the influence of organisms in the dissolution processes.
 
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Data de Publicação
2023-06-06
 
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