RESUMO Sistemas de bombeamento de minérios por dutos tem atraído o interesse de mineradoras pois se tornam uma alternativa de transporte muito eficiente. Dentre os maiores desafios no projeto de bombeamento por dutos está a estimativa do fator de atrito, já que são muitas as variáveis que afetam este parâmetro. Uma amostra de polpa de bauxita de Paragominas (PA) a 52 % (peso) que é bombeada por mineroduto foi caracterizada física, mineralógica e reologicamente. A polpa apresentou d50 correspondente a 74 µm, massa específica 1455 kg/m3, e viscosidade aparente 0,011 Pa.s. Sua composição mineralógica é essencialmente gibbsítica, contendo goethita, hematita, caulinita e anatásio. A curva de defloculação da polpa misturada ao hexametafosfato de sódio mostrou que o aditivo atuou como defloculante. A concentração de aditivo que promoveu viscosidade mínima da polpa corresponde a 250 g de aditivo/ tonelada de bauxita (em base seca). As polpas estudadas se adequaram ao modelo de Herschel-Bulkley. Através da equação de Dodge-Metzner, estimou-se o fator de atrito para polpas de bauxita sem aditivo e com aditivo na concentração ideal, que promoveu menor viscosidade, simulando as condições de fluxo utilizadas no mineroduto em Paragominas. Os resultados mostraram que o fator de atrito da polpa com aditivo apresentou redução de 12 % em média quando comparado ao fator de atrito da polpa sem aditivo.

ABSTRACT Ore pumping systems flowing through pipelines has attracted the interest of mining companies as it might become a very efficient alternative of transport. Friction factor estimation is believed to be one of the greatest challenges in such projects because it is affected by many variables. A 52 % (w/w) Paragominas bauxite slurry sample was characterized according to its physical, mineralogical, and rheological properties. The properties of the sample were 74 µm d50 size, 1455 kg/m3 specific gravity, and 0,011 Pa.s viscosity. Mineralogical composition of the sample was essentially bauxite, and it also contained other minerals such as goethite, hematite, kaolinite, anatase. Rheological tests revealed that the role of sodium hexametaphosphate was as deflocculant of the slurry. The concentration of the sodium hexametaphosphate in which viscosity values reached a minimum value was equivalent to 250 g of additive/ton of bauxite. The rheological behavior of bauxite samples studied was modeled according to Herschel-Bulkley equation. Friction factor of both samples with and without additive was estimated by applying Dodge-Metzner correlation, simulating the real flow conditions at the bauxite slurry pipeline in Paragominas. Results showed that friction factor values of samples containing additive reduced 12 % average compared to the samples without any additive.

RESUMO A construção sustentável do futuro, além de ter baixo consumo de energia e emissões de gases de efeito estufa também deve adotar o princípio do reaproveitamento de resíduos impactantes ao meio ambiente gerado pela cadeia produtiva. A cadeia produtiva do alumínio tem como um dos principais resíduos impactante ao meio ambiente a geração de cinza volante. Os geopolímeros são materiais cimentícios com estrutura tridimensional formados por ativação química de aluminossilicatos. De acordo com estudos algumas cinzas vêm se mostrando adequadas como fonte de Al e Si na reação de geopolimerização. Um dos aspectos mais importantes para a comercialização desses produtos é o comportamento deles em estado plástico. A trabalhabilidade da pasta de geopolímero fresco pode ser medida com vários testes comuns usados para concreto de cimento Portland, como fluxo e queda. No entanto, uma caracterização mais aprofundada de sua reologia é essencial para entender seus mecanismos básicos de configuração. O trabalho de pesquisa tem como objetivo avaliar o comportamento reológico da pasta de geopolimero com razão de Davidovits (SiO2/Al2O3) de 2,65; 3,04 e 4,11. Foi avaliado também a resistência mecânica a compressão com 24 horas, 7 dias e 28 dias de cura de geopolímero. A reação de geopolimerização foi conduzida a temperatura ambiente de 28°C e como ativador utilizou-se hidróxido de sódio (NaOH) 15 Molar e silicato de sódio (Na2SiO3) alcalino 10 Molar. Como fonte de Al e Si utilizou-se cinza volante e metacaulim. Técnicas de DRX, FRX, MEV foram utilizadas na caracterização das matérias primas e dos geopolímeros. O geopolímero com menor razão de Davidovits 2,65 apresentou melhor trabalhabilidade no seu estado fresco e maior resistência mecânica a compressão de 40,80 MPa com 28 dias de cura a temperatura ambiente. O modelo reológico Herchel Bulkley foi o que melhor se ajustou aos geopolímeros.

ABSTRACT The sustainable construction of the future, besides low energy consumption and greenhouse gas emissions must also adopt the principle of reusing wastes generated by the production chain that impact the environment. One of the most impacting wastes generated by the aluminum production chain is fly ash. Geopolymers are cementitious materials with a three-dimensional structure formed by chemical activation of aluminosilicates. According to studies some ashes have proven to be suitable sources of Al and Si for the geopolymerization reaction. One of the most important aspects in the commercializing these products is their behavior in a plastic state. The workability of fresh geopolymer paste can be measured using several common tests used for Portland cement concrete, such as flow and slump; however, a more in-depth characterization of their rheology is essential for understanding their basic setting mechanisms. The objective of this work was to evaluate the rheological behavior of the Davidovits (SiO2/Al2O3) geopolymer paste at 2.65; 3.04 and 4.11. The mechanical resistance to compression at 24 hours, 7 days and 28 days of geopolymer cure was also evaluated. The geopolymerization reaction was conducted at ambient temperature of 28°C and 15 Molar sodium hydroxide (NaOH) and 10 Molar sodium silicate (Na2SiO3), were used as the activator. Fly ash and metakaolin were used as source of Al and Si was used. XRD, XRF, SEM techniques were used in the characterization of raw materials and geopolymers. The geopolymer with a lower Davidovits ratio of 2.65 presented better workability in its fresh state and higher mechanical strength at 40.80 MPa compression with 28 days cure at ambient temperature. The Herchel Bulkley rheological model was the one that was best adjusted to the geopolymers.

RESUMO Estimar perdas de carga devido à fricção em tubos fechados é uma tarefa importante na solução de muitos problemas práticos nos diferentes ramos da profissão de engenharia. O projeto hidráulico e análise de sistemas de escoamento de suspensão mineral são dois exemplos. Muitos consideram o modelo de Swamee – Jain promissor para avaliar as perdas de carga devido ao atrito em conduto de tubos fechados. Para investigar o fator de atrito o modelo de Swamee – Jain foi empregado para o escoamento confinado de suspensão de caulim com teor de sólidos em massa de 55% (suspensão C), 60% (suspensão B) e 65% (suspensão A) em tubulação de ferro galvanizado com 0,2; 0,3 e 0,5 metros de diâmetro com faixa de vazão de 0,02 a 0,2 m3 por segundo. Todas as suspensões de caulim o aumento do teor de solido e do diâmetro da tubulação contribui para o aumento do fator de atrito para o escoamento confinado em faixa de vazão operacional proporcionando estimativa de valores para utilização em projeto e analise de sistemas de escoamento de caulim.

ABSTRACT Estimating load losses due to friction in closed pipes is an important task for solving many practical problems in the various branches of the engineering profession. Hydraulic projects and analyses of systems for transporting mineral products in suspension are two examples. Many consider the Swamee – Jain model a promising method for assesses load losses due to friction in closed pipes. In order to investigate the friction factor the Swamee – Jain model was employed for confined flow of a kaolin suspension with a concentration of solids in mass of 55% (suspension C), 60% (suspension B) and 65% (suspension A) in a galvanized iron pipe with 0.2; 0.3 and 0.5 meters in diameter with a flow ranging from 0.02 to 0.2 m3 per second. For all of the kaolin suspensions the increase in the solid content and the diameter of the pipe contributes towards increasing the friction factor for confined flow in the operational flow, providing an estimate of values for use in projects and for analyzing systems used for transporting kaolin.