Notícias

May 22, 2023

Reaproveitamento de fosfogesso pré-tratado com lavagem com água como agregado para aterro cimentado

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 16091 (2022) Citar este artigo 937 Acessos 3 Citações Métricas detalhes O fosfogesso (PG) é reaproveitado como agregado no aterro cimentado, que

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 16091 (2022) Citar este artigo

937 acessos

3 citações

Detalhes das métricas

O fosfogesso (PG) é reutilizado como agregado no aterro cimentado, o que efetivamente melhora a eficiência de reutilização do PG. No entanto, as impurezas maciças contidas no agregado PG afectariam negativamente a hidratação do ligante e, portanto, deteriorariam o desenvolvimento da resistência do aterro. Esta pesquisa começa com o estudo de viabilidade do pré-tratamento do PG com o método de lavagem com água. Com base no princípio mais econômico da demanda de água, as condições ótimas para lavagem do PG foram determinadas com tempo de agitação de 5 min e relação sólido-líquido de 1:0,5. Em seguida, o PG original e pré-tratado foi transformado no aterro. Em comparação com o uso do PG original, a pasta de aterro usando o PG pré-tratado apresentou melhor desempenho de fluidez, como menor viscosidade da pasta e maior taxa de sangramento. Além disso, com o agregado pré-tratado PG, a resistência do aterro foi significativamente melhorada em mais de 8 vezes. Por fim, foi investigado o comportamento ambiental do aterro cimentado. Usando o PG pré-tratado como agregado, as concentrações de PO43- e F- na água de sangramento e nos lixiviados de aterro poderiam atender ao padrão chinês para descarga integrada de águas residuais. Os resultados ampliam a reutilização do PG como agregado de uma forma mais ecológica, atendendo às necessidades de minas sustentáveis.

O aterro cimentado é um meio eficaz para aumentar a recuperação de minério, melhorar as condições de segurança e reduzir o descarte superficial de resíduos sólidos. Sendo um resíduo sólido típico, o fosfogesso (PG) é o subproduto gerado durante a exploração dos recursos fosfatados1,2,3. A produção global de PG é estimada em cerca de 100-280 Mt anualmente, dos quais a China contribui com 25%4,5. Atualmente, o PG é reciclado como aditivo em materiais de construção, modificadores de solo e produção de cimento, mas com uma taxa de utilização limitada de 15%6,7,8. Em 2008, Li et al.9 propuseram de forma inovadora uma técnica de aterro cimentado com PG como agregado, melhorando efetivamente a taxa de utilização de PG em até 60%. No processo de aterro PG cimentado, o agregado PG (mais de 80% em peso seco) é misturado com ligante e água para formar uma pasta de aterro heterogênea, que é então bombeada para as áreas subterrâneas mineradas. A lama gradualmente desidrata e se consolida, acumulando resistência para sustentar as paredes rochosas nas minas subterrâneas.

Como material de aterro primário, o agregado PG é composto principalmente de CaSO4·2H2O e também contém grandes quantidades de impurezas, como ácidos residuais, fosfatos, fluoretos e metais pesados10,11. Estudos anteriores demonstraram que as impurezas podem deteriorar seriamente o processo de hidratação do aterro e causar poluição ambiental. Li e Fall12 adicionaram sulfato no aterro de pasta cimentada com escória e descobriram que o alto teor de sulfato impactou negativamente a resistência em idade precoce e a autodessecação do aterro. Chen et al.13 exploraram os efeitos do cloreto nas propriedades mecânicas do aterro de pasta cimentada com ganga. Os resultados mostraram que a resistência inicial do aterro diminuiu obviamente quando o teor inicial de cloro era superior a 40‰. Zhou et al.14 prepararam aterro cimentado usando PG com vários teores de fosfato e demonstraram que a resistência 120d diminuiu de 2,04 para 0,30 MPa à medida que o fosfato dissolvido em PG aumentou de 29 para 377 mmol/kg. Quando o teor de fosfato no PG excede 87 mmol/kg, tende a causar poluição por fosfato ao meio ambiente. Além disso, vale ressaltar que o PG é um resíduo sólido hiperácido com valor de pH geralmente dentro de 3, em comparação com outros agregados de enchimento neutros1,15. Entretanto, as reações de hidratação comumente ocorrem sob condições fortemente alcalinas (pH > 11,5)16. Portanto, os ácidos residuais no PG neutralizariam os íons hidroxila do ligante e interfeririam na reação de hidratação do reaterro, o que por sua vez perturbaria o desenvolvimento de resistência do reaterro. Como resultado, é necessário pré-tratar o PG para mitigar os efeitos adversos na sua utilização secundária.