CAPÍTULO V ENSAIOS DE LABORATÓRIO
5.3. Discussão dos Resultados dos Ensaios de Laboratório
Os resultados das análises microscópicas e dos ensaios físicos apontam para uma rocha de baixa cimentação, com alta porosidade, constituídos por material silte arenoso fino, com altos valores de densidade.
A distribuição granulométrica, entre areia fina siltosa e silte arenoso fino é a principal característica intrínseca do MHF e está diretamente relacionada, ao tamanho dos cristais, à alta porosidade e ao baixo grau de cimentação.
Os altos teores de umidade estão associados aos altos valores de porosidade, cujos vazios provavelmente se encontram interconectados, promovendo alta permeabilidade para o MHF. Os altos valores de densidade dos minerais constituintes levam a resistências mais elevadas quando comparado a outras rochas com a mesma composição granulométrica e porosidade.
Embora, em termos de granulometria, o MHF seja um material tipicamente areno siltoso, seu comportamento, quando submetido à deformação, é atípico. São comparativamente mais resistentes à deformação quando comparados aos arenitos e quartzitos, por exemplo.
Já, quando comparados às tipologias de formação ferrífera bandada rica (FFB´r) das minas da Vale o MHF, é o que possui maior valor de: porosidade, umidade e índices de vazios, e com resistência, relativa aos outros tipos, mais baixa.
Como é facilmente identificada nos tipos Bandado e Foliado, embora, a olho nu, não seja facilmente identificada à anisotropia no MHF Brechado, em lâmina esta fica evidente. Portanto, a avaliação dos parâmetros de resistência nas várias direções, é relevante para a sua completa caracterização.
Efetivamente, os ensaios utilizados não puderam determinar, com exatidão, os diferentes parâmetros para a direção paralela e perpendicular à anisotropia, devido à inexistência de quantidade significativa de ensaios com a descrição exata da condição da anisotropia e da direção do cisalhamento. Obteve-se apenas uma faixa de variação dos seus resultados como visto na Tabela 5.5; essa variação, na falta de melhor aproximação, pode ser entendida como valores diferentes de anisotropia de resistência.
9
σ
3´< 0,5 Mpa, anisotropia de resistência paralela. Valores dos parâmetros de resistência paralelos à direção de anisotropia;9
σ
3´> 0,5 Mpa, anisotropia de resistência perpendicular. Valores dos parâmetros de resistência perpendiculares à direção de anisotropia;9 todos os
σ
3´, isotrópico.Outra importante característica de resistência que pôde ser estabelecida com os ensaios de laboratório é a alta coesão aparente do MHF, provavelmente devido ao alto índice de imbricamento dos cristais e à feição bimodal (em alguns casos nos quais os cristais maiores estão circundados por cristais menores tabulares, caracterizando, verdadeira, cimentação de hematitas).
A matriz de hematita tabular de menor granulometria que envolve os cristais maiores confere-lhes maior interconexão e maiores superfícies de contato, aumentando a coesão aparente.
A elevada densidade dos cristais e a presença de cimento de hidróxidos de ferro, principalmente nos níveis mais superiores, também contribuem para o aumento dessa coesão, que não está associada à força de contato cristal com cristal.
CAPÍTULO VI - CARACTERIZAÇÃO GEOLÓGICA E GEOTÉCNICA DO MINÉRIO HEMATÍTICO FRIÁVEL
Em escala de bancada, o MHF possui coloração cinza-escura, com níveis altamente friáveis intercalados por níveis mais consistentes, resultando em um conjunto de baixa resistência à escavação, como observado na Figura 6.1.
Geologicamente, ocorrem em todas as porções da jazida, englobado e intercalado aos corpos de minério hematítico compacto (MHC), recobrindo os extensos corpos itabiríticos e nos flancos dos sinformes e antiformes de forma tabular a lenticular. São vistos, ainda, em zonas de cisalhamento ou falhas.
Macroscopicamente, o minério hematítico friável tem porosidade elevada, e preserva total ou parcialmente a estrutura original dos itabiritos, particularmente o meso e microbandamento, características refletidas no bandamento apresentado no minério, que possui bandas mais maciças com brilho metálico e bandas mais porosas com brilho fosco.
Quando comparado aos outros tipos de Formações Ferríferas Bandadas Ricas (FFB´r), a sua baixa consistência lhe dá um aspecto friável, revelando a baixa coesão aparente (intergranular), provocada, principalmente, pela alta porosidade, pelo baixo grau de cimentação e pela pequena quantidade de matriz microcristalina.
Figura 6.1 - Vista de um talude típico de MHF, onde fica evidenciada a direção preferencial de anisotropia.
O MHF é de difícil caracterização e classificação, quando são utilizados os sistemas de classificações geomecânicas clássicos. Isso se deve, principalmente, a seu baixo grau de coesão, na qual são dadas características tanto de rocha quanto de solo.
A friabilidade do MHF lhe atribui um alto grau de liberação dos cristais de hematita (não cimentados por óxidos ou hidróxidos), bastante importantes no processo de beneficiamento do minério para geração de Pellet Feed Fine.
Trabalhos de Spier (2005), na mina das Águas Claras, estimaram, visualmente em lâminas, que o MHF pode possuir porosidade variando de 30 a 45 %, enquanto que, nos tipos mais compactos, como o MHC, essa porosidade varia de 5 a 10 %. Porém, no Capítulo 4, é apresentado na Tabela 4.4 valores de porosidade inter e intragranulares que somados podem alcançar até de 54%.
Devido à consistência macia do MHF, as descontinuidades, quando existêntes, são de difícil caracterização em testemunhos de sondagem e, na maioria das vezes, não são determinadas ou levadas em consideração. Já nos taludes, essas podem ser avaliadas, e, são coincidentes com a anisotropia marcadas pelo bandamento ou a xistosidade. Por vezes é possível identificar mais que uma direção de descontinuidade.
Como dito anteriormente, macroscopicamente, o bandamento composicional é marcado pela variação da porosidade: níveis com brilho metálico intercalados por níveis foscos, com maior porosidade, indicando a saída da sílica, enquanto a xistosidade é marcada pelo alinhamento dos cristais de hematita.
Podem ainda ocorrer concentrações de hematita especular nas áreas com maior intensidade de deformação, como em zonas de cisalhamento, falhas e etc., que induzem uma forte anisotropia e baixos valores de resistência.
Essas estruturas são bastante penetrativas; lisas, às vezes espelhadas (especularitas), podem estar preenchidas por hidróxidos de ferro (principalmente quando mais próximos à superfície), seu espaçamento é milimétrico a centimétrico, e as descontinuidades abertas são mais raras.
Geralmente, as superfícies geológicas presentes no MHF não se comportam como descontinuidades típicas, não representando planos de fraqueza, mas, sim, direções preferenciais de anisotropia de resitência.
Os três tipos de MHF identificados em micro escala, também são identificados na escala de talude, quando são cuidadosamente observadas suas feições texturais, táteis, mineralógicas e visuais:
9 O MHF Foliado é caracterizado pela forte anisotropia de resistência; presença de especularita; pequena extensão lateral; associação com zonas de cisalhamento e falhas. Intensa deformação marcada por cisalhamento e dobramento e baixa consistência. A Figura 6.2 mostra um afloramento de MHF foliado. Possui pequena extenção lateral e as desconinuidades são representadas pela xistosidade e foliação.
Figura 6.2 - Foto de MHF foliado, onde os cristais brilhantes são de especularita.
9 O MHF Bandado possui bandas centimétricas a milimétricas de hematita granular e grande presença de poros que lhe atribuem coloração cinza fosco, e são muitas vezes manualmente desagregáveis. Estão intercaladas por bandas compostas por hematitas tabulares, orientadas, de coloração
cinza-metálico, com menor porosidade, mais coesivas e, quando desagregados, formam pequenos “tabletes” ou ”chapinhas”, como pode ser visto na Figura 6.3. Possuem maior extensão lateral e espessura, representando o principal tipo de MHF das minas avaliadas. Geologicamente, estão presentes nos flancos de dobras, próximos à superfície topográfica, típico de minérios de enriquecimento supergênico. As descontinuidades são representadas pelo bandamento e xistosidade.
9 O MHF Brechado é notado em grandes bolsões, associados a eixos de grandes dobramentos, estruturas de abatimento não relacionadas à tectônica ou em zonas de falha, sem estruturação ou direção preferêncial. É macroscopicamente facilmente identificada e, é, o segundo tipo em extensão nas minas avaliadas. São, na sua maioria, desagregáveis manualmente, e possuem coloração cinza-fosco, como visto na Figura 6.4. Embora suas descontinuidades sejam pouco comuns, essas, quando ocorrem, são representas por superfícies de fratura. Possuem características friáveis e muito baixa coesão, são denominadas de Blue
Dusts com referência à característica pulverulenta do material. Em
superfície são cimentados por hidróxidos e possuem aspecto de brecha, muitas vezes com maior reistência que em subsuperfície, atribuído a cimentação.
Figura 6.4 - Foto de talude de MFH brechado, onde fica difícil a determinação de uma direção preferencial de anisotropia.