2. HARMONİK KAYNAĞI OLAN ELEMANLAR
2.2 Harmonik Üreten Elemanlar
4.1- IDENTIFICAÇÃO MINERALÓGICA
4.1.1- Caracterização mineralógica do estéril
Os minerais ortoclásio [KAlSi3O8], caulinita [Al2Si2O5(OH)4], muscovita
[KAl2Si3AlO10(OH,F)2] e gibbsita [Al(OH)3] foram identificados como componentes
majoritários pela difratometria de Raios X. Os difratogramas das amostras são apresentados nas Figuras 4.1 a 4.4 e a Tabela 4.1 apresenta os picos observados com suas respectivas atribuições feitas de acordo com o arquivo do JCPDS (1967).
Figura 4.1- Difratograma da amostra de estéril PT1.
Leite, J. S. M. 2010. Previsão de DAM por testes estáticos do material da mina Osamu Utsumi–Caldas, MG.
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Figura 4.3- Difratograma da amostra de estéril PT3.
Contribuições às Ciências da Terra, Série M, vol.67, 59p.
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Tabela 4.1- Raias dos espectros de difração de Raios X, com as respectivas atribuições, das amostras de
estéril dos três taludes e da amostra composta da mina de Osamu Otsumi em Caldas (Mus – muscovita, Kao – caulinita, Gibb – gibbsita, Or – ortoclásio).
PT1 PT2 PT3 BF4 Mineral
d(A) d(A) d(A) d(A)
10,027 10,027 10,027 10,027 Mus 7,211 7,211 7,211 7,211 Kao 6,496 6,496 6,496 6,496 Or 5,041 5,041 5,041 5,041 Mus 4,855 4,855 4,855 Gib 4,508 4,508 4,508 4,508 Kao, Mus 4,386 4,386 Kao, Gib 4,255 4,255 4,255 4,255 Or 4,001 4,001 4,001 4,001 Or 3,789 3,789 3,789 3,789 Or,Kao 3,588 3,588 3,588 3,588 Or, Kao 3,501 3,501 3,501 3,501 3,349 3,349 3,349 3,349 Or,Mus 3,255 3,255 3,255 3,255 Or 3,011 3,011 3,011 3,011 Or,Mus 2,921 2,921 2,921 2,921 Or,Mus 2,810 2,810 2,810 2,810 2,774 2,774 2,774 2,774 Or, Kao 2,567 2,567 2,567 2,567 Or, Kao,Mus 2,524 Or, Kao 2,385 Or, Kao 2,348 Kao 2,173 2,173 2,173 2,173 Or,Mus
2,009 2,009 2,009 2,009 Kao, Mus, Gib
1,807 1,807 1,807 1,807 Gib
Para a identificação das diversas fases mineralógicas foram utilizados os picos mais significativos, cuja intensidade relativa registrada naqueles arquivos é maior do que 10. Por se tratar de material com várias fases mineralógicas alguns picos dos diversos minerais se sobrepõem. No entanto algumas raias exclusivas (como por exemplo 10,027 A para Muscovita ou 7,211 A para Caulinita , 6,496 A para o Ortoclásio e 4,855 A para Gibbsita) e suas sequências permitem a caracterização inequívoca de cada fase mineralógica. Registra-se ainda a presença de Goethita [FeOOH], identificada à olho nu, que explica o teor relativamente alto de Fe2O3 nas amostras (Item 4.2). Este mineral não aparece no espectro de raios X por estar em
estado amorfo. Não foi possível atribuir a nenhum destes minerais as raias 2,801 A e 3,501A, provavelmente pertencentes a um sexto mineral, cuja identificação por esta técnica não foi possível.
A quantificação das fases mineralógicas foi realizada através da relação entre a perda de massa observada na análise termogravimétrica, na faixa de temperatura específica que cada mineral sofre desidroxilação (quando o mineral perde água estrutural ao ser aquecido a uma
Leite, J. S. M. 2010. Previsão de DAM por testes estáticos do material da mina Osamu Utsumi–Caldas, MG.
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determinada temperatura). As figuras 4.5 a 4.8 mostram os resultados da análise termogravimétrica das amostras de estéril.
Contribuições às Ciências da Terra, Série M, vol.67, 59p.
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Figura 4.6- Termograma da amostra de estéril PT2.
Leite, J. S. M. 2010. Previsão de DAM por testes estáticos do material da mina Osamu Utsumi–Caldas, MG.
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Figura 4.8- Termograma da amostra de estéril BF4.
Entre 250 e 350ºC tanto a gibbsita [Al(OH)3] quanto a goethita (FeOOH) perdem água
estrutural (Karathanasis & Harris, 1994, em Alves, 2008 e Todor, 1976). Portanto a perda de massa por desidroxilação nesta faixa de temperatura não pode ser atribuída apenas à gibbsita. Primeiro obteve-se o teor de goethita, considerando o ferro total presente na amostra. Desta forma, se a amostra PT1 contém 4,68% de Fe2O3, possui 5,21% de goethita (Fe2O3.H2O),
responsável pela perda de 0,53% de água entre 250-350ºC.
A gibbsita foi quantificada pela diferença entre a perda de água apresentada pela análise termogravimétrica e a perda de massa relativa à goethita. Portanto, como a amostra PT1 apresentou perda de 1,1% de água entre 250-350ºC (Figura 4.5), subtraindo a perda de 0,53% de água da goethita tem-se 0,57% de perda de água proveniente da desidroxilação da gibbista. Sendo que 156 g de gibbsita (Al2O3.3H2O) liberam 54 g de água, a perda de 0,57% de H2O pela
amostra de estéril corresponde à 1,65% de gibbsita, sendo essa sua composição na amostra. A caulinita [Al2Si2O5(OH)4] apresenta perda de massa por desidroxilação no intervalo
de temperatura 450-550°C (Karathanasis & Harris, 1994, em Alves, 2008). Cada 258,2 g de caulinita (Al2O3.2SiO2.2H2O) liberam 36 g de H2O. Desta forma, a perda de 4,7% em massa
apresentada pela amostra PT1 à aproximadamente 510°C (Figura 4.5) corresponde a 33,71% de caulinita na mesma.
Contribuições às Ciências da Terra, Série M, vol.67, 59p.
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A muscovita [KAl2Si3AlO10(OH,F)2] apresenta uma desidroxilação progressiva em um
largo intervalo de temperatura, 800-1100°C (Grim et al., 1951 em Gridi-Bennadji et al., 2008). Este fenômeno é característico de minerais altamente cristalizados, constituídos de cristais relativamente grandes, capazes de reter grupos hidroxila mais eficazmente até 1100°C (MacKenzie & Milne, 1953 em Gridi-Bennadji et al., 2008). A amostra de estéril PT1 apresentou perda de 0,21% em massa à temperatura de 1123°C (Figura 4.5), o que pode ser atribuído à desidroxilação da muscovita. Durante esta desidroxilação, cada 436,4 g deste mineral liberam 36 g de H2O, o que corresponde a 4,14% de seu peso. Desta forma, a perda de
0,21% em massa de H2O na análise termogravimétrica corresponde a 2,55% de muscovita,
sendo essa sua provável composição na amostra de estéril.
O mineral ortoclásio não apresenta água estrutural em sua rede cristalina. Desta forma, sua quantificação não pôde ser realizada através dos dados da análise gravimétrica. Portanto, o teor deste mineral na amostra foi obtido por diferença. A Tabela 4.2 apresenta um resumo da composição mineralógica das amostras de estéril. A composição das amostras PT2, PT3 e BF4T apresentada na tabela foi obtida de forma semelhante à da amostra PT1 detalhada anteriormente.
Tabela 4.2- Composição percentual aproximada da amostra de estéril da mina de Osamu Utsumi em
Caldas, MG. Mineral % PT1 PT2 PT3 BF4 Ortoclásio KAlSi3O8 56,88 51,6 49,50 61,43 Gibbsita Al(OH)3 1,65 4,30 - 1,56 Caulinita Al2Si2O5(OH) 4 33,71 35,86 40,16 29,41 Goethita FeOOH 5,21 6,06 7,67 6,51
Muscovita KAl2Si3AlO10(OH,F)2 2,55 2,18 2,67 1,09
4.1.2- Caracterização mineralógica da rocha da cava da mina
Uma análise preliminar em microscópio petrográfico possibilitou a classificação da amostra de rocha como um sienito. Foram observados feldspatos e feldspatóides (provavelmente ortoclásio e nefelina, respectivamente) bastante alterados. Como minerais acessórios foram observados cristais de fluorita (CaF2). A olho nu e à lupa foram observados
cristais de pirita (FeS2) pequenos e bem formados. Os fragmentos de rocha analisados podem
Leite, J. S. M. 2010. Previsão de DAM por testes estáticos do material da mina Osamu Utsumi–Caldas, MG.
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Figura 4.9- Fragmentos que compõem a amostra de rocha RCM (modificado de Chaves 2007).
4.2- COMPOSIÇÃO QUÍMICA 4.2.1- Composição Química da Rocha
A Tabela 4.3 apresenta a composição química das amostras de rocha coletadas na cava da mina em Caldas. Estes dados foram lançados em um diagrama TAS (Cox et al. 1979), utilizando o GeoPlot (Zhou & Li 2006) (Figura 4.10).
Tabela 4.3- Composição química dos incrementos de rocha da cava da mina de Osamu Utsumi.
Amostra SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO MnO Na2O K2O P2O5 PPC
(%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) PR1 56,45 0,42 24,40 1,55 0,88 0,10 0,01 0,20 12,54 0,06 3,40 PR2 57,15 0,38 23,43 1,32 1,72 0,07 0,010 0,27 12,65 0,048 2,96 PR3 55,51 0,45 24,76 1,32 1,39 0,11 0,012 0,16 12,29 0,114 3,89 PT4 57,39 0,55 24,51 1,09 0,37 0,050 0,001 0,12 13,10 0,072 2,74
Contribuições às Ciências da Terra, Série M, vol.67, 59p.
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Para os campos do diagrama foram utilizadas as denominações dos equivalentes plutônicos. Este procedimento visou complementar a caracterização da rocha feita ao microscópio petrográfico, que ficou prejudicada pelo ligeiro grau de intemperismo do material. O diagrama TAS aqui utilizado classifica a rocha como um nefelina-sienito.
As Tabelas 4.4a e 4.4b apresentam os teores de elementos traços dos quatro incrementos de rocha. Para o caso dos elementos traço a validação dos resultados foi feita com a utilização do Material de Referência Certificado GBW 07406.
Tabela 4.4a- Teores de elementos traços do material de referência e dos incrementos de rocha.
As Ba Bi Co Cr Cu Li Mo Ni mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg GBW 07406 173,4 114 57,2 13,7 79 423 35,38 17,1 55,4 VC 220 118 49 7,6 75 390 36 40 PR1 7,48 933 <7,74 44,1 <1,08 <0,60 73,0 <10,0 <2,5 PR2 20,80 474 <7,74 25,9 <1,08 <0,60 57,0 17,5 <2,5 PR3 12,3 875 <7,74 29,0 <1,08 <0,60 73,4 <10,0 5,03 PR4 7,45 811 <7,74 32,1 2,50 <0,60 31,9 <10,0 <2,5
Tabela 4.4b- Teores de elementos traços do material de referência e dos incrementos de rocha
(continuação). Pb Sb Sc Sr Th V Y Zn Zr mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg GBW 07406 216 556 9,24 37,2 19,3 165 14,5 131 254 VC 60 15,5 39 23 130 18,8 96,6 220 PR1 <6,52 515 0,20 223 20,4 153 42,4 225 3413 PR2 30,4 477 0,377 468 48,0 105 44 168 2187 PR3 <6,52 511 0,898 385 48,5 99,3 112 238 821 PR4 <6,52 500 0,66 496 17,7 147 39,7 699 291
A primeira linha das tabelas apresenta os valores medidos e a segunda linha apresenta os valores certificados. A pouca diferença leva à validação dos mesmos. Valores ausentes nesta linha não são certificados. Os elementos traços presentes são típicos de uma rocha félsica, particularmente Zr, Ba e Sr (elementos compatíveis).
4.2.2- Composição Química do Estéril
A Tabela 4.5 apresenta os resultados de análise dos elementos maiores das diversas amostras de estéril. Os valores apresentados representam as médias de triplicatas (Apêndice 2). Nota-se, em relação à rocha, o enriquecimento do Al2O3 e do Fe2O3 e o empobrecimento do
Leite, J. S. M. 2010. Previsão de DAM por testes estáticos do material da mina Osamu Utsumi–Caldas, MG.
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Tabela 4.5- Teores dos elementos maiores e perda por calcinação das amostras de estéril.
SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO MnO K2O Na2O P2O5 PPC*
(%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) PT1 45,02 0,66 31,34 4,68 0,049 0,10 0,14 9,23 0,12 0,21 8,07 PT2 45,54 0,80 34,82 5,45 0,041 0,10 0,20 6,87 0,08 0,19 5,66 PT3 44,08 0,68 32,08 6,89 0,034 0,10 0,07 7,41 0,09 0,21 7,96 BF4 45,62 0,71 32,48 5,85 0,039 0,10 0,12 7,58 0,09 0,20 6,87 * PPC – Perda Por Calcinação
As tabelas 4.6a e 4.6b apresentam os resultados de análise química dos elementos traços das amostras de estéril. Como na tabela 4.4, os valores apresentados representam as médias de triplicatas (Apêndice 3).
Tabela 4.6a- Teores dos elementos traços do material de referência e das diversas amostras de estéril.
As Ba Bi Co Cr Cu Li Mo Ni mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg GBW 07406 135 109 57,1 13,4 75,8 411,4 35,11 16,5 53,4 VC 220 118 49 7,6 75 390 36 40 PT1 58,8 821 <7,74 52,7 8,04 <0,60 80,5 303 <2,5 PT2 35,5 667 <7,74 16,4 28,9 <0,60 64,0 188 8,50 PT3 127 538 <7,74 10,1 <1,08 <0,60 73,5 528 <2,5 BF4 72,0 643 <7,74 26,0 12,6 <0,60 72,7 333 3,93
Tabela 4.6b- Teores dos elementos traços do material de referência e das diversas amostras de estéril
(continuação). Pb Sb Sc Sr Th V Y Zn Zr mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg GBW 07406 214 568 8,92 36,6 19,3 157 13,9 139 234 VC 60 15,5 39 23 130 18,8 96,6 220 PT1 131 635 1,37 622 98,6 370 128 134 3486 PT2 258 696 1,44 448 79,9 327 108 170 4508 PT3 153 655 1,16 501 155 424 208 126 5492 BF4 185 662 1,27 514 123 380 153 149 5093 4.3- HOMOGENEIDADE DA AMOSTRAGEM
Uma questão fundamental na execução deste trabalho é a representatividade das amostras e adequação do procedimento de amostragem. A natureza das pilhas de estéril, com o seu empilhamento de material implicam em alta heterogeneidade física e química. O modo de amostragem procurou suplantar esta heterogeneidade. Para testar o sucesso (ou não) deste tipo de ação e determinar o modo de durante a execução dos testes estáticos, alguns testes de homogeneidade foram levados a cabo. Para tanto foram utilizados os dados de análise química por ICP OES constantes do Apêndice 4. Decidimos utilizar estes dados, pois são aqueles que
Contribuições às Ciências da Terra, Série M, vol.67, 59p.
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estão em replicatas o que possibilita o uso de técnicas estatísticas, particularmente a MANOVA e ANOVA.
A adequada utilização de dados em uma técnica MANOVA requer a prévia verificação da sua normalidade bem como o grau de correlação entre as variáveis. Quanto à sua normalidade os dados em cada grupo amostral (PT1, PT2, PT3 e BF4) individualmente. O teste Kolmogorov-Smirnoff (Snedecor & Cochrane 1989) mostrou que para a totalidade dos dados, cada conjunto obedece à distribuição normal. O que de certa forma era de se esperar por se tratar, essencialmente, de dados replicados provenientes de medição laboratorial.
O coeficiente de correlação de Pearson (Snedecor & Cochrane 1989) foi utilizado para avaliação da correlação entre as variáveis. O Quadro 4.1 apresenta o resultado obtido com o Programa Minitab versão 14.
Quadro 4.1- Coeficientes de correlação de Pearson para os elementos maiores das amostras de estéril da
mina de Osamu Utsumi em Caldas, MG. (Minitab versão 14). Em negrito os valores de correlação muito próximos de 1.
Correlations: Ti; Al; Fe; Ca; Mg; Mn; K; Na
Ti Al Fe Ca Mg Mn K Al 0,974 Fe -0,057 0,026 Ca -0,123 -0,154 -0,896 Mg -0,795 -0,789 0,134 0,071 Mn 0,753 0,692 -0,623 0,439 -0,615 K -0,734 -0,775 -0,608 0,725 0,598 -0,157 Na -0,694 -0,746 -0,667 0,743 0,535 -0,096 0,993 Cell Contents: Pearson correlation
Nota-se a alta correlação entre Na e K, Al e Ti e Fe e Ca (em negrito no Quadro 4.1). Por isso resolvemos retirar Na, Ti e Ca do estudo da MANOVA. Estes elementos estão altamente correlacionados com aqueles que estão em maior concentração na amostra e que, portanto, a representam melhor. A permanência destes dados leva à origem de matrizes singulares, o que inviabiliza o procedimento do cálculo da MANOVA.
O resultado da MANOVA é apresentado no Quadro 4.2. O p-valor (< 0,05) para os vários testes de significância indica que a hipótese de nulidade não pode ser aceita, ou seja, deve-se aceitar a hipótese alternativa:
4 3 2
1 PT PT BF
Leite, J. S. M. 2010. Previsão de DAM por testes estáticos do material da mina Osamu Utsumi–Caldas, MG.
44
Quadro 4.2- Tabela MANOVA para teste de comparação dos dados referentes aos elementos maiores das
amostras de estéril da mina de Osamu Utsumi em Caldas, MG. (Minitab versão 14).
General Linear Model: Al; K; Fe; Mn; Mg
MANOVA for Modelo
s = 3 m = 0,5 n = 1,0
DF
Criterion Test Statistic Approx F Num Denom P Wilks' 0,00000 176,376 15 11 0,000 Lawley-Hotelling 2024,16146 359,851 15 8 0,000 Pillai's 2,89679 33,681 15 18 0,000 Roy's 1836,37526
O teste de ANOVA para cada variável procurou identificar que amostra é responsável pela diferença. O Quadro 3 apresenta o resultado destes testes.
Quadro 4.3- ANOVA para as variáveis titânio, alumínio, ferro, cálcio, magnésio, manganês, potássio e
sódio das amostras de estéril.
One-way ANOVA: Ti Source DF SS MS F P Modelo 3 1300817 433606 266,83 0,000 Error 8 13000 1625 Total 11 1313817 S = 40,31 R-Sq = 99,01% R-Sq(adj) = 98,64%
Individual 95% CIs For Mean Based on Pooled StDev
Level N Mean StDev ----+---+---+---+--- 1 3 3962,0 15,0 (-*--) 2 3 4815,7 49,1 (--*-) 3 3 4071,7 7,6 (-*-) 4 3 4229,3 61,7 (-*-) ----+---+---+---+--- 4000 4250 4500 4750 Pooled StDev = 40,3 One-way ANOVA: Al Source DF SS MS F P Modelo 3 567918549 189306183 94,65 0,000 Error 8 16000512 2000064 Total 11 583919061 S = 1414 R-Sq = 97,26% R-Sq(adj) = 96,23%
Individual 95% CIs For Mean Based on Pooled StDev
Level N Mean StDev ---+---+---+---+-- 1 3 165848 2268 (--*---)
2 3 184281 359 (--*--) 3 3 169899 762 (--*--)
4 3 171873 1465 (--*---)
Contribuições às Ciências da Terra, Série M, vol.67, 59p. 45 168000 174000 180000 186000 Pooled StDev = 1414 One-way ANOVA: Fe Source DF SS MS F P Modelo 3 374776696 124925565 771,76 0,000 Error 8 1294967 161871 Total 11 376071662 S = 402,3 R-Sq = 99,66% R-Sq(adj) = 99,53% Individual 95% CIs For Mean Based on Pooled StDev Level N Mean StDev ---+---+---+---+---
1 3 32710 36 (*) 2 3 38125 535 (*) 3 3 48212 169 (*) 4 3 40910 576 (*) ---+---+---+---+--- 35000 40000 45000 50000 Pooled StDev = 402 One-way ANOVA: Ca Source DF SS MS F P Modelo 3 16668 5556 15,55 0,001 Error 8 2859 357 Total 11 19527 S = 18,91 R-Sq = 85,36% R-Sq(adj) = 79,87% Individual 95% CIs For Mean Based on Pooled StDev Level N Mean StDev ---+---+---+---+----
1 3 346,87 36,91 (---*---) 2 3 291,73 4,72 (---*---) 3 3 243,80 1,91 (---*---) 4 3 276,40 6,42 (---*---) ---+---+---+---+---- 240 280 320 360 Pooled StDev = 18,91 One-way ANOVA: Mg Source DF SS MS F P Modelo 3 1362,3 454,1 40,97 0,000 Error 8 88,7 11,1 Total 11 1450,9 S = 3,329 R-Sq = 93,89% R-Sq(adj) = 91,60% Individual 95% CIs For Mean Based on Pooled StDev Level N Mean StDev +---+---+---+---
1 3 607,00 5,00 (---*---) 2 3 584,67 1,53 (----*---) 3 3 608,00 1,00 (---*---) 4 3 588,00 4,00 (---*---) +---+---+---+--- 580 590 600 610
Leite, J. S. M. 2010. Previsão de DAM por testes estáticos do material da mina Osamu Utsumi–Caldas, MG. 46 Pooled StDev = 3,33 One-way ANOVA: Mn Source DF SS MS F P Modelo 3 1590590 530197 39,27 0,000 Error 8 108002 13500 Total 11 1698592 S = 116,2 R-Sq = 93,64% R-Sq(adj) = 91,26%
Individual 95% CIs For Mean Based on Pooled StDev
Level N Mean StDev ---+---+---+---+- 1 3 1093,0 22,5 (---*----) 2 3 1582,3 229,3 (---*----) 3 3 574,7 0,6 (---*----) 4 3 910,7 30,2 (---*---) ---+---+---+---+- 700 1050 1400 1750 Pooled StDev = 116,2 One-way ANOVA: K Source DF SS MS F P Modelo 3 645322690 215107563 309,66 0,000 Error 8 5557212 694652 Total 11 650879902 S = 833,5 R-Sq = 99,15% R-Sq(adj) = 98,83%
Individual 95% CIs For Mean Based on Pooled StDev
Level N Mean StDev ---+---+---+---+-- 1 3 76639 1180 (-*-) 2 3 57009 818 (-*-) 3 3 61478 38 (*-) 4 3 62915 846 (-*-) ---+---+---+---+-- 60000 66000 72000 78000 Pooled StDev = 833 One-way ANOVA: Na Source DF SS MS F P Modelo 3 140228,7 46742,9 1183,36 0,000 Error 8 316,0 39,5 Total 11 140544,7 S = 6,285 R-Sq = 99,78% R-Sq(adj) = 99,69%
Individual 95% CIs For Mean Based on Pooled StDev
Level N Mean StDev ---+---+---+---+--- 1 3 887,33 2,31 (*) 2 3 604,33 9,50 (-*) 3 3 647,67 5,86 (*) 4 3 694,00 5,29 (*) ---+---+---+---+--- 640 720 800 880
Contribuições às Ciências da Terra, Série M, vol.67, 59p.
47 Pooled StDev = 6,28
Este teste mostrou que não há um padrão a ser observado. No que diz respeito ao Ti a amostra 2 se destaca com um teor bem mais alto que os das demais amostras. A amostra 4 pode ser ainda considerada diferente. Finalmente o teor deste elemento nas amostras 1 e 3 podem ser considerados iguais. No que diz respeito ao Al, mais uma vez a amostra 2 se destaca, mas neste caso as demais amostras apresentam teores que não diferem entre si significativamente. Para o caso do Fe, todas as amostras diferem entre si. Para o caso do Ca destaca-se amostra 1 diferindo das demais (amostras 2, 3 e 4) que não apresentam diferenças significativas entre si. Para o caso do Mg as amostras 1 e 3 não apresentam diferenças significativas entre si, da mesma forma que as amostras 2 e 4. No entanto o primeiro grupo difere significativamente do segundo. Para o caso do Mn apenas as amostras 1 e 4 não apresentam diferenças significativas entre si, diferindo das demais que diferem entre si. Apenas os teores de K das amostras 3 e 4 não apresentam diferenças significativas, enquanto que o Na de todas as amostras apresentam diferenças significativas.
Este quadro nos leva à conclusão de que as quatro amostras representam universos diferentes devendo ser tratadas diferentemente. A amostra BF4, que deveria representar as demais, também difere e será tratada neste trabalho como uma quarta amostra. A alta heterogeneidade dos taludes levou a estas diferenças.
4.4- TESTES ESTÁTICOS
Nenhuma das amostras estudadas apresentou ruído (teste fizz) quando a elas foram adicionadas gotas de ácido. Isto indica a ausência de quantidades significativas de carbonatos de cálcio e/ou magnésio em sua composição, o que, de certa forma, foi demonstrado pelo estudo mineralógico com a Difração de Raios X.
Os resultados dos testes estáticos (Tabela 4.7) realizados com as diversas amostras de estéril e rocha ressaltam, em um primeiro momento, o problema da heterogeneidade da amostragem. Os valores de S foram obtidos por ICP OES sendo validados com o Material de Referência Certificado GBW 07406, cujo valor certificado para S é 260 mg/kg. O valor obtido em nossas determinação foi de 246 mg/kg.
Leite, J. S. M. 2010. Previsão de DAM por testes estáticos do material da mina Osamu Utsumi–Caldas, MG.
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Tabela 4.7- Resultados dos testes estáticos das amostras de estéril e rocha.
amostra
Potencial de Neutralização (PN)
S PA* ABA padrão ABA modif. B.C. Research pH em pasta mg/kg kg H2SO4/t kg H2SO4/t kg H2SO4/t kg H2SO4/t PT1 468 1,43 0,93 -1,94 2,07 4,74 PT2 545 1,67 1,61 -1,60 1,91 4,84 PT3 182 0,56 2,13 -0,48 3,35 6,30 BF4 425 1,30 1,69 -1,32 2,71 5,00 RCM 3893 12,06 33,22 -2,33 60,19 5,68
* Potencial de Geração Ácida.
O teor de S nas amostras foi utilizado para o cálculo da quantidade de H2SO4 que pode
ser gerado pela amostra, na suposição de que toda a pirita se transformará neste ácido pela ação da água e oxigênio. Para esta avaliação foi usado um simples cálculo estequiométrico. No que pese a heterogeneidade de resultados, fica evidente que o potencial gerador de ácido da rocha é mais alto que o do estéril. Isto certamente se deve ao fato de naquele material a pirita não se encontra em maior quantidade e menos intemperizada em relação ao estéril.
Para a análise das diversas medidas do potencial de neutralização de cada amostra convém fazer um breve resumo dos diversos métodos de avaliação ressaltando as suas diferenças (Quadro 4.4).
Quadro 4.4- Resumo dos métodos de avaliação do potencial de neutralização utilizados na realização
deste trabalho.
ABA padrão Adição de solução padrão de HCl e medição das bases presentes por titulação de retorno após aquecimento, imediatamente após o resfriamento. No máximo 1 hora depois.
ABA modificado Adição de solução padrão de HCl e medição das bases presentes por titulação de retorno sem aquecimento após 24 horas.
BC Research Titulação direta das bases presentes por titulação com solução padrão de H2SO4. Procedimento em 4 horas.
O estudo da mineralogia da amostra sugere que a gibbsita [Al(OH)3] é o mineral capaz
de agir como fator neutralizador de ácido por ter características básicas. Utilizando o valor de gibbsita da amostra BF4 de 3,47% (Tabela 4.6), podemos calcular a quantidade de H2SO4 por
tonelada de amostra que aquela quantidade pode neutralizar. Este cálculo nos leva à quantidade de 29,22 kg H2SO4/t. A Tabela 4.7 mostra que os métodos ABA padrão e BC Research
subestimam estes valores. A razão para isto é que a cinética de dissolução da gibbsita é muito lenta. Segundo Dietzel & Böhme (2005) a dissolução de 4 mg/L de Al3+ proveniente deste
Contribuições às Ciências da Terra, Série M, vol.67, 59p.
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mineral se processa em 10 dias, tempo que ultrapassa em muito aqueles empregados nas titulações (Quadro 4.4).
O método ABA modificado, por sua vez, conduz a valores negativos. Observando a metodologia: a uma massa de amostra adiciona-se uma quantidade conhecida de ácido que depois é titulada com base. Se não houver nenhuma base na amostra este valor deve ser de zero. O valor negativo indica que mais ácido do que o existente na amostra foi detectado pela titulação. Esta quantidade de ácido “extra” provém da própria amostra. O método ABA modificado deixa a amostra em contato com uma solução aquosa por 24 horas. Aparentemente este tempo é suficiente para oxidar a pirita ali existente gerando ácido em acréscimo ao que foi acrescentado, daí os valores excessivos de base que conduzem aos valores negativos registrados na Tabela 4.7.
Leite, J. S. M. 2010. Previsão de DAM por testes estáticos do material da mina Osamu Utsumi–Caldas, MG.
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