Analise Cadeia Produtiva Rochas p Agregados de Goias 2008

Analise Cadeia Produtiva Rochas p Agregados de Goias 2008

(Parte 1 de 8)

UnB

Análise da cadeia produtiva do setor de mineração de rochas para produção de agregados no Estado de Goiás, com vistas ao aproveitamento dos resíduos em aplicações geotécnicas

Apoio Financeiro: Secretária de Geologia, Mineração e Transformação Mineral Convênio: 4800002987/2006-27

Relatório Final de Atividades

Coordenador: Prof. Luís Fernando Martins Ribeiro Outubro 2008

Relatório Final - Convênio 4800002987/2006-27

1. TÍTULO DO PROJETO4
2. INTRODUÇÃO4
3. PRINCIPAIS OBJETIVOS DO PROJETO7
4. PRINCIPAIS ETAPAS EXECUTADAS8
4.1. Primeira Etapa8
4.1.1. Mapeamento das empresas8
4.1.2. Cadastramento e criação de banco de dados8
4.1.3. Caracterização dos Maciços9
4.1.4. Estudo para proposta de alteração nos planos de lavra9
4.2. Segunda Etapa9
4.2.1. Caracterização dos resíduos9
4.2.2. Análise dos Resíduos para Aplicação em Pavimentação10
4.2.3. Análise dos Resíduos para Aplicação em Fundações10
4.2.4. Análise de Custo10
5. ASPECTOS DA ÁREA DE ESTUDO10
5.1Localização e acesso....................................................................................................................... 10
5.2. Aspectos Sócio-econômicos12
5.3. Clima, Fisiografia, Geomorfologia e Hidrografia12
5.4. Geologia14
5.4.1. Complexo granulitico anapolis-itauçu14
5.4.2. Complexos Indiferenciados - Associação Ortognáissica-Migmatítica14
5.4.3. Seqüências Metavulcano-sedimentar15
5.4.4. Unidade Metavulcânica15
5.4.5. Unidade Metassedimentar/Mista15
5.4.6. Grupo Araxá15
5.4.7. Granitos Sintectonicos - Granitóides Gama 3 (G3)16
5.4.8. Cobertura terciaria quaternária16
5.4.9. Cobertura Quaternaria17
6. LEVANTAMENTO POR IMAGENS DE SATÉLITE17
7. VERIFICAÇÃO E VISITA ÀS PEDREIRAS25
8. CARACTERIZAÇÃO DO MACIÇO25
9. PROPOSTAS PARA PLANO DE FOGO28
10. CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS PRODUZIDOS PELAS PEDREIRAS30
1. USO DE RESÍDUOS DE MINERAÇÃO EM PAVIMENTAÇÃO31
1.1. Metodologia utilizada nesta etapa34
12. USO DE RESÍDUOS DE MINERAÇÃO EM CONCRETO46
12.1. Adições Minerais para Concreto47
12.2. Efeitos das Adições Minerais nas Propriedades do Concreto48
12.2.1. Concreto no Estado Fresco48
12.2.2. Concreto no Estado Endurecido49
12.3. Concreto Auto-Adensável51
12.3.1. Método de Dosagem52
12.3.2. Princípios do método53
12.3.3. Definição da composição da pasta53
12.3.4. ·Determinação do esqueleto granular5
12.3.5. Otimização do volume de pasta no concreto56
12.4. Materiais e Métodos nesta etapa do trabalho59
12.4.1. Procedimento Experimental59

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12.4.3. Estudos na pasta64
12.4.4. Teor de Finos65
12.4.5. Saturação do aditivo6
12.4.6. Estudo em Argamassas67
12.4.7. Esqueleto granular68
12.4.8. Produção do concreto69
12.4.9. Determinação das Propriedades Mecânicas do CAA no Estado Endurecido72
12.5. Aplicação do Concreto Auto-adensável em estacas – Simulação72
13. ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS PRINCIPAIS RESULTADOS73
13.1. Elaboração das Cartas Temáticas73
13.2. Distribuição de Pedreiras74
13.3. Características das pedreiras75
13.4. Classificação de maciços e ensaios de laboratório78
13.5. Banco de dados georreferenciado84
13.6. Apresentação pedreiras cadastradas85
13.7. Ensaios nos materiais coletados nas pedreiras86
13.8. Resultados da Aplicação dos Resíduos na Pavimentação89
13.8.1. Caracterização física dos rejeitos89
13.8.2. Caracterização física das amostras de solo natural e das misturas92
13.8.3. Caracterização química e mineralógica do rejeito e dos solos naturais97
13.8.4. Compactação, CBR e Expansão9
13.8.5. Ensaio de Sucção104
13.8.6. Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)107
13.8.7. Módulo de Resiliência110
13.8.8. Ensaios de Campo1
a) Controle de Compactação1
b) Viga Benkelman112
c) Rigidez e Módulo de Elasticidade114
d) Análise da viabilidade econômica da adição do rejeito à camada de base115
13.9. Resultados da Aplicação dos Resíduos Finos de Pedreira em Fundações119
13.9.1. Dosagem do Concreto Auto-Adensável (CAA)120
13.9.2. Estudos para ajuste das pastas120
13.9.3. Estudos em argamassas123
13.9.4. Estudos em Concreto125
14. PRINCIPAIS CONCLUSÕES129
14.1. Quanto ao mapeamento, cadastramento e caracterização das pedreiras129
14.2. Quanto à aplicação em pavimentação130
14.3. Quanto à aplicação em Concreto Auto-adensável130

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Análise da cadeia produtiva do setor de mineração de rochas para produção de agregados no Estado de Goiás, com vistas ao aproveitamento dos resíduos em aplicações geotécnicas.

Este relatório apresenta as principais atividades desenvolvidas no Departamento de

Engenharia Civil e Ambiental, Faculdade de Tecnologia, da Universidade de Brasília (UnB), durante os meses de dezembro de 2006 a agosto de 2008, referentes ao Projeto de Pesquisa apoiado pela Secretaria de Geologia, Mineração e Transformação Mineral (Convênio 4800002987/2006-27). Esta pesquisa deu continuidade ao trabalho que vem sendo desenvolvido no Programa de Pós-Graduação em Geotecnia da UnB, dentro da linha de pesquisa "Geotecnia Aplicada à Mineração".

A mineração é um dos setores básicos da economia do país, contribuindo de forma decisiva para o bem estar e a melhoria da qualidade de vida das presentes e futuras gerações. Esta atividade é fundamental importância para o desenvolvimento de uma sociedade, desde que seja operada com responsabilidade social, estando sempre presentes os preceitos do desenvolvimento sustentável.

O subsolo brasileiro possui importantes depósitos minerais. Partes dessas reservas são consideradas expressivas quando relacionadas mundialmente. O Brasil produz cerca de 70 substâncias, sendo 21 dos grupos de minerais metálicos, 45 dos não-metálicos e quatro dos energéticos. Em termos de participação no mercado mundial em 2000, ressalta-se a posição do nióbio (92%), minério de ferro (20%, segundo maior produtor mundial), tantalita (2%), manganês (19%), alumínio e amianto (1%), grafita (19%), magnesita (9%),caulim (8%) e, ainda, rochas ornamentais, talco e vermiculita, com cerca de 5% (Barreto, 2001). De acordo com o Anuário Mineral Brasileiro (DNPM, 2005), o setor mineral brasileiro é composto por 96% de pequenas e médias minerações, sendo as minas distribuídas regionalmente, com 4,5% na região norte, 8,9% no centro-oeste, 12,4% no nordeste, 28,5% no sul e 45,7% no sudeste, gerando 134.767 postos de trabalhos.

A participação dos tipos de rochas utilizadas na produção de pedra britada é a seguinte: granito e gnaisse – 85%; calcário e dolomito – 10%; basalto e diabásio – 5%. O número de empresas que produzem pedra britada é da ordem de 660, sendo responsáveis por cerca de 20mil empregos diretos e 100mil indiretos. Do total das pedreiras, 60% produzem menos que 200mil

Relatório Final - Convênio 4800002987/2006-27 t/ano por unidade; 30% produzem entre 200mil t/ano e 500mil t/ano e 10% produzem mais que 500mil t/ano. A areia e a pedra britada caracterizam-se por grandes volumes produzidos relativamente ao consumo de outros insumos para as aplicações a que se destinam. No concreto, por exemplo, os agregados respondem por 80% do volume total. O transporte responde por cerca de 2/3 e 1/3 do preço final dos produtos, respectivamente, o que impõe a necessidade de produzi-los o mais próximo possível do mercado, que são os aglomerados urbanos já que por serem produtos de baixo valor unitário, o custo do transporte encarece o preço para o consumidor final. O maior problema para o aproveitamento das reservas existentes é a urbanização crescente que esteriliza importantes depósitos ou restringe a extração. (Agregados para Construção Civil, 2004).

No estado de Goiás, a história da mineração remonta do período do ciclo da mineração de ouro e outras pedras preciosas, que sustentavam a economia do estado, no início do século XVIII. Com o passar dos anos e com o esgotamento das minas, essa atividade entrou em declínio, cedendo o lugar de principal atividade econômica desenvolvida na região à agropecuária. Atualmente, embora não seja principal atividade econômica, a mineração no Estado continua tendo significativa representação. Bens como amianto, níquel, rocha fosfática, vermiculita, calcário, granito, dentre outros, são regularmente extraídos e/ou integram projetos públicos e privados de estímulo à atividade mineradora.

Segundo dados do DNPM (2006), o estado de Goiás, situado no Centro-Oeste brasileiro, teve uma produção beneficiada de 4.077.608 m3 rochas britadas e cascalho. Quanto às reservas as maiores são de titânio, calcário e rochas ornamentais. As reservas de rochas britadas e cascalho apesar de sua importância econômica para o estado ainda não foram totalmente estimadas.

Para contribuir com o desenvolvimento sustentável do setor mineral do estado, faz-se necessária a realização de pesquisas que avaliem o potencial das empresas mineradoras, propondo melhorias que visem otimizar o processo produtivo. Tais melhorias tendem a influir diretamente na redução dos resíduos gerados pelo processo de britagem e nos custos relativos à sua destinação, bem como no aumento da eficiência da produção do minério.

Conforme Taveira (1997), a extensão e os impactos causados ao meio ambiente por uma atividade de mineração estão diretamente relacionados com o porte do empreendimento, a localização, as características sociais e ambientais do entorno, as propriedades da jazida e as tecnologias de lavras e tratamentos utilizados.

Em relação à exploração de agregados naturais para serem empregados na construção civil, depara-se hoje com a escassez cada vez mais crescente destes recursos, principalmente àqueles localizados próximos aos grandes centros consumidores. Além disto, a crescente exploração destas jazidas vem gerando a degradação do meio ambiente.

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Uma tendência atual no Brasil, ditada pela necessidade do mercado consumidor e pela questão ambiental tem sido o consumo de materiais oriundos do processo de exploração de pedreiras (brita, areia artificial, filler) em substituição total ou parcial às fontes de materiais naturais (cascalho, areia natural, solo). Outro aspecto relevante relativo a esta substituição é a possibilidade de utilização de resíduos oriundos do beneficiamento dos materiais artificiais, proporcionando uma redução dos possíveis impactos ambientais gerados pela produção e estocagem destes materiais.

Segundo Nicholson (1996), as pilhas de resíduos em estoque normalmente geram obstruções visuais e tendem a interferir na paisagem preexistente através da inserção de uma massa de material anteriormente ausente. Silva (2000) em seus estudos sobre a exploração de pedreiras de quartzito na cidade de Pirenópolis (GO) aponta que o efeito da degradação visual é o impacto mais expressivo para as áreas daquela região. Mendes (1999) identifica os tipos de impactos ambientais associados à exploração de pedreiras devido à geração de finos:

• Poluição atmosférica através de emissão de materiais particulados presentes nos depósitos;

• Alterações no regime hidrológico promovendo turvamento, assoreamento e mudanças nas seções das calhas dos cursos de água; trazendo conseqüências praticamente irreversíveis à manutenção de um micro-sistema biológico, danificando o habitat das espécies que dependem deste meio;

• Ocupações indevidas de áreas devido à necessidade de estocagem de resíduos gerados. Muitas vezes, estas estocagens, tendem a esterilizar terrenos que poderiam servir a utilizações mais nobres ou até mesmo promover poluição do solo;

• Ruídos e vibrações gerados durante as explosões, trituração, esmagamento e transporte das rochas;

• Consumo excessivo de água para processar os agregados com perda em certos casos, de aproximadamente 80% do volume de água utilizado no processo.

Diante do exposto, constata-se que a utilização dos resíduos finos de pedreiras em outras atividades industriais propiciaria a redução ou eliminação de alguns dos impactos ambientais relatados por Mendes (1999), contribuindo também para uma maior eficiência do sistema produtivo industrial. Esta possibilidade de utilização tende a proporcionar a agregação do valor econômico pela comercialização do resíduo e reduzir custos energéticos.

Outras vertentes que muito contribuem para a valorização do uso de resíduos de pedreira como matéria prima agregada é comprovada nos trabalhos de Angelim (2000) e Sá (2004). Estes autores verificaram que adições de resíduos nas devidas proporções, em argamassas, concretos e

Relatório Final - Convênio 4800002987/2006-27 solos produziram melhorias no comportamento destes materiais, além de proporcionar redução de custo.

Na engenharia rodoviária inúmeras são as pesquisas que apontam as potencialidades do uso de resíduos de mineração e de outros processos industriais na produção de mastiques de concreto betuminoso, de bases e sub-base, de concreto compactado a rolo, além da correção, estabilização e reforço de solos (Batalione, 2007).

A escassez de jazidas naturais (solos e agregados) cujas características não se enquadram nas especificações técnicas tradicionais para o uso em pavimentação, aliada a uma legislação ambiental mais austera quanto à concessão de licenças para a exploração de jazidas naturais são também fatores motivadores para a busca e utilização de materiais alternativos.

3. PRINCIPAIS OBJETIVOS DO PROJETO

O presente projeto teve como objetivo principal atuar junto ao setor de mineração (pedreiras) situadas no entorno do município de Goiânia, estado de Goiás, mapeando jazidas, definindo suas potencialidades e propondo sugestões para melhor aproveitamento dos recursos minerais. Adicionalmente, contribuir para o estabelecimento de tecnologias e procedimentos de laboratório para reutilização e redução dos resíduos gerados, avaliando a viabilidade técnica de sua utilização em pavimentação e concreto auto-adensável para fundações.

O projeto tem grande relevância para o fortalecimento dos grupos de pesquisas da instituição de ensino envolvida, proporcionando a disseminação da tecnologia e sua aplicação pelas empresas parceiras do projeto. Ressalta-se, ainda o grande valor desta pesquisa no sentido de solucionar ou minimizar os efeitos da degradação ambiental e da poluição pela possibilidade de implementar um sistema produtivo mais eficiente com redução de custos energéticos e de matéria prima.

Os objetivos específicos da pesquisa foram: a) Mapear as empresas mineração (pedreiras) para produção de agregados do entorno da cidade de Goiânia/GO; b) Caracterização das jazidas; c) Caracterização dos resíduos produzidos pelas mineradoras; d) Propor alterações nos planos de lavra para melhorar a produção e reduzir o desperdício e o acúmulo de resíduos nas mineradoras; e) Avaliar o potencial dos rejeitos em aplicações geotécnicas, buscando alternativas econômicas para a produção de pavimentos e estacas escavadas.

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4.1. Primeira Etapa

4.1.1. Mapeamento das empresas

Esta etapa consistiu do mapeamento das empresas mineradoras situadas no entorno da cidade de Goiânia, definindo seu raio de atuação. Este mapeamento foi realizado com base em levantamento por imagens de satélite, obtidas gratuitamente na internet, e no registro das empresas no Sindicato das Indústrias Extrativas de Pedreiras do Estado de Goiás – SINDIBRITA/GO. Nesta etapa foi de fundamental importância o apoio da Secretaria de Indústria e Comércio do Estado de Goiás, que viabilizou uma reunião realizada do dia 04/07/2007, em Goiânia, para exposição do projeto e apresentação da proposta de trabalho.

4.1.2. Cadastramento e criação de banco de dados

Com base nos dados de localização e influência foram realizadas visitas às empresas identificadas na etapa anterior para levantamento de dados e alimentação de um cadastro técnico multifuncional. O intuito deste cadastro foi avaliar o volume de produção, os prováveis consumidores e o potencial comercial dessas empresas.

A área de estudo localizou-se no Estado de Goiás, entre as coordenadas geográficas de 16º27’3’’ e 16º52’36’’ S de latitude sul e de 49º02’16’’ e 49º29’54’’de longitude oeste.

Selecionou-se uma área aproximada de 2.040 km2, dentro de um raio de 37 km do centro da cidade de Goiânia, com a finalidade de mapear as jazidas existentes no entorno.

Foram interpretadas 4 imagens satélites CBERS-2, captadas pelo sensor CCD (Câmera

Imageadora de Alta Resolução), que fornece imagens de uma faixa de 113 km de largura, a uma resolução de 20m, disponibilizadas na internet pelo INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais).

Para o processamento da informação foi utilizado o software SPRING versão 4.3.2, desenvolvido pelo INPE. Com o auxílio desse software a imagem foi então processada. Para a classificação supervisionada da imagem segmentada utilizou-se o algoritmo Isoseg de classificação por região, disponível no SPRING 4.1. Com o treinamento foram mapeadas 9 (nove) jazidas com ajuda do programa GoogleEarth.

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4.1.3. Caracterização dos Maciços

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