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Universidade Federal de Alfenas Campus Poços de Caldas Engenharia de Minas Francisco Arthur Missiato Guilherme Rodrigues Mamede Alcantara Estudo da viabilidade do pó de diabásio como remineralizador de solo. Trabalho de Conclusão de Curso Volume II Poços de Caldas 2018 Francisco Arthur Missiato Guilherme Rodrigues Mamede Alcantara Estudo da viabilidade do pó de diabásio como remineralizador de solo. Trabalho de Conclusão de Curso apresen- tado ao Curso de Engenharia de Minas, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Engenheiro de Minas. Orientador: Ana Olívia Barufi Franco de Ma- galhães Volume II Poços de Caldas 2018 Francisco Arthur Missiato Guilherme Rodrigues Mamede Alcantara Estudo da viabilidade do pó de diabásio como remineralizador de solo. IMPORTANTE: ESSE É APENAS UM TEXTO DE EXEMPLO DE FOLHA DE APROVAÇÃO. VOCÊ DEVERÁ SOLICITAR UMA FOLHA DE APROVAÇÃO PARA SEU TRABALHO NA SECRETARIA DO SEU CURSO (OU DEPARTAMENTO). Trabalho aprovado. Poços de Caldas, DATA DA APROVAÇÃO: Ana Olívia Barufi Franco de Magalhães Orientador Professor Convidado 1 Professor Convidado 2 Poços de Caldas 2018 Dedicatória. . . Não existe um padrão a ser seguido para a escrita da dedicatória, o autor tem flexibilidade em relação ao que deseja escrever. Abaixo colocamos alguns exemplos de dedicatória do TCC que você pode tomar como base para fazer a sua: Exemplos de Dedicatórias a Deus • “Dedico a Deus por sempre estar ao meu lado nos momentos mais difíceis desse trabalho”. • “Gostaria de dedicar esse trabalho a Deus por ser tão presente e essencial em minha vida, o autor do meu destino, meu guia que nunca me abandonou”. Exemplos de Dedicatória para Professores • A todos os meus professores da graduação, que foram de fundamental impor- tância na construção da minha vida profissional. • À professora Maria, pela sua paciência conselhos e ensinamentos que foram essenciais para o desenvolvimento do TCC. Exemplos de Dedicatória aos amigos • Dedico este projeto à minha família e amigos que sempre estiveram presentes direta ou indiretamente em todos os momentos de minha formação. • Dedico este trabalho a todos aqueles que de alguma forma contribuíram com meu desenvolvimento. Principalmente aos meus pais e irmãos que são sempre presentes. [Este é apenas um texto explicativo. Altere através do menu esquerdo.] Agradecimentos Uma boa forma de abordar a seção de Agradecimentos é imaginando que ali é o lugar onde você vai desabafar sobre todos os problemas e alegrias que você se deparou ao longo do desenvolvimento do seu trabalho. É importante ter em mente que os Agradecimentos é de escrita livre. Ou seja, você a liberdade de escrever como quiser e sobre o que quiser. Pode ser em forma de poesia, tópicos, parágrafos, etc. Veja algumas dicas do que escrever nos seus agradecimentos: • Pense sobre quais foram as pessoas mais importantes nesse período e dedique VÁRIOS parágrafos a elas. • Fale sobre os problemas que você enfrentou, como os resolveu e quem ajudou você. • Fale dos seus professores (fale bem, claro :P). • Dedique alguns parágrafos a sua família, afinal, provavelmente foram eles ajudaram você dando condições para realizar esse trabalho. • Tem cachorros ou gatos? Com certeza eles foram importantes nos seus mo- mentos de descontração ou estresse. Agradeça-os! • Que tal agradecer ao seu orientador? Fonte: https://blog.fastformat.co/agradecimentos-abnt-do-seu-tcc/ [Este é apenas um texto explicativo. Altere através do menu esquerdo.] Resumo O território brasileiro é constituído em sua grande maioria, por solos profun- dos, ácidos e pobres em nutrientes, como exemplo o potássio. Logo para um melhor aproveitamento do solo utiliza-se dos fertilizantes em grandes quantidades, sendo que estes praticamente todos importados, pagando-se assim um alto valor no produto. Logo assim criando uma rota alternativa mais barata, estuda-se a utilização do pó de rocha basáltica para esta a fim de repor alguns nutrientes do solo, beneficiando tanto cultura quanto produtor rural. Palavras-chave: Rochagem; Potássio; Fertilizante Alternativo; Rocha Basáltica; Culturas Agrícolas. Abstract The Brazilian territory is constituted in its great majority, by deep soils, acid and poor in nutrients, like potassium example. Therefore for a better use of the soil the fertilizers are used in large quantities, which are practically all imported, thus paying a high value in the product. Thus creating a cheaper alternative route, we study the use of basaltic rock dust for this in order to replenish some nutrients from the soil, benefiting both cultivation and rural producer. Keywords: Stone meal; Potassium; Alternative Fertilizer; Basaltic Rock; Agricul- tural Crops Lista de ilustrações Figura 1 – – Produção e importação de matérias primas no ano de 2007 . . . . 16 Figura 2 – Produção e importação de matérias primas em 2018 . . . . . . . . . 17 Figura 3 – Mecanismos de interação do remineralizador no solo . . . . . . . . 18 Figura 4 – Horizontes de solo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Figura 5 – Condições de troca de cátions entre planta e solo . . . . . . . . . . 20 Figura 6 – Imagem aérea da cava, de onde foi obtido o material de ensaio . . . 22 Figura 7 – Composição mineralógica da região . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Figura 8 – Ilustrações esquemáticas de rochas ígneas . . . . . . . . . . . . . . 27 Figura 9 – Representação ilustrativa de diferentes granulometrias, grossa, média e fina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Figura 10 – Ilustração esquemática de visão macroscópica e microscópica . . . 30 Figura 11 – Curva granulométrica ABNT-NBR NM248 . . . . . . . . . . . . . . . 31 Figura 12 – Análise petrográfica com auxílio de microscópio . . . . . . . . . . . 34 Figura 13 – Esquema estrutural do experimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Figura 14 – Curva granulométrica dado porcentual de passante acumulado . . . 37 Lista de diagramas Diagrama 1 – Micrografia de MEV da fibra de basalto com o correspondente espectro de fluorescência . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Lista de tabelas Tabela 1 – Principais estatíticas do potássio no Brasil . . . . . . . . . . . . . . 14 Tabela 2 – Consumo de fertilizantes na região sudeste . . . . . . . . . . . . . . 15 Tabela 3 – Exemplos de micronutrientes presentes nas rochas . . . . . . . . . 23 Tabela 4 – Exemplos de macronutrientes presentes nas rochas . . . . . . . . . 23 Tabela 5 – Relação entre as expressões utilizadas para representar a granulo- metria de rochas ígneas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Tabela 6 – Escolha da aberturas das peneiras para realização da curva granulo- métrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Tabela 7 – Massas retidas em cada peneira . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Tabela 8 – Legenda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Tabela 9 – Constituição de minerais na lâmina petrográfica . . . . . . . . . . . 38 Tabela 10 – Valores de Ph e Condutividade Elétrica . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Sumário 1 Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2 Justificativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 3 Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 3.1 Objetivo Geral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 3.2 Objetivo Específico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 4 Referencial Teórico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 4.1 Aspectos Gerais de consumo de NPK no Brasil . . . . . . . . . . 14 4.2 A Prática de Rochagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 4.2.1 Mecanismo de Remineralização . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 4.3 Região de Estudo e Caracterização do Material . . . . . . . . . . . 21 4.3.1 Região de Estudo . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.3.2 Caracterização do Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4.4 Determinação da Mineralógica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 4.4.1 Análise Química . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 4.4.2 Ensaio Petrográfico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 4.4.3 Ensaio Granulométrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4.5 Questões Economicas do Pó de Rocha como Remineralizador . 31 5 Métodos e Técnicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 5.1 Análise Granulométrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 5.1.1 Caracterização Química . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 5.1.2 Descrição macro e microscópia do Material . . . . . . . . . . . . . . 34 5.1.3 Ensaio de Lixiviação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 6 Resultados e Discussão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 6.1 Resultados Esperados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 6.2 Resultados Obtidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 6.2.1 Granulometria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 6.2.2 Caracterização Química . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 6.2.3 Petrografia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 6.2.4 Ensaio de Lixiviação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 7 Considerações Finais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 8 Bibliografia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 11 1 Introdução A técnica de rochagem na agricultura se baseia na aplicação direta de rochas cominuídas, para fins principalmente de correção de solo e enriquecimento do mesmo, sendo estas portadoras de teores significativos de macro e micronutriente e outros elementos de interesse. A rochagem pode ser vista como uma alternativa à adubação convencional, como fonte de nutrientes a partir da liberação de elementos contidos nos minerais através do tempo, enriquecendo mais de uma cultura diferente da prática convencional por meio de NPK’s que são liberados de forma extremamente rápida, sendo necessária a adubação a cada safra. Tendo o Brasil como um grande player na produção mundial de alimentos, e a constante necessidade de aumentar a produtividade, faz-se com que a quantidade necessária e insumos sejam altos. Tendo conhecimento que o Brasil possui um déficit em elementos fertilizantes, a importação destes materiais tem sido a saída mais utilizada para suprir tais à necessidade dos agricultores. Nos últimos anos o Brasil tem importado cerca de 70% de fertilizantes, dos mais variados tipos, para a sua produção agrícola, enquanto o consumo desses produtos aumenta, em média, 1% ao ano, apesar de pequeno, alguns estados tiveram crescimento muito expressivo, como o Estado de São Paulo. Em contrapartida a produção nacional tem diminuído, aumentando ainda mais a dependência do mercado estrangeiro. Neste cenário, que a rochagem tem ganhado mais atenção nas pesquisas científicas, visto vantagens técnicas e econômicas. Onde a técnica ganha vantagem devido a não necessidade de elaborados processos de transformação da matéria- prima num produto final para a aplicação, onde na maioria das vezes o pó de rocha é um subproduto na mineração em pedreiras visto até então como rejeito, e a não necessidade de tratamento faz com que este produto agrida menos o meio ambiente se comparado aos processos tradicionais. Sendo uma ótima oportunidade para este material até então sem uso definido ser aproveitado, colaborando para uma economia circular. É por estas características da rochagem, que se motivou em realizar o presente trabalho, a fim de tentar colaborar para a expansão da técnica de rochagem em uma região no interior do estado de São Paulo, onde se encontra uma pedreira de pequena escala e a agricultura é principal fonte de receita do município ao redor da mesma. Para isso, o trabalho se propõe em realizar testes laboratoriais tais como, análise petrográfica básica, análise granulométrica, ensaios de fluorescência e difratograma do material obtido na pedreira com intuito de verificar sua possível viabilidade técnica para prática de rochagem. 12 2 Justificativa Visto que o uso da prática de rochagem vem sendo expandida devida suas vantagens econômicas e práticas, e junto com a não utilização do pó de rocha da mineração Simoso produzido pelo processo de britagem. Buscou-se então estudar a viabilidade das rochas basálticas em questão para prática de rochagem. 13 3 Objetivos 3.1 Objetivo Geral Realização das atividades laboratoriais necessárias para obter a viabilidade técnica da rocha basáltica residente da mineração Simoso. 3.2 Objetivo Específico Vide lote de fragmentos rochosos obtidos da mineração Simoso, tornou-se necessário a realização de práticas laboratoriais para viabilizar tal material para demais testes. Ao obter tal lote de fragmentos rochosos torna-se de suma importância a co- minuição dos mesmos para assim aumentar sua superfície de contato e obter uma granulometria ótima para liberação de íons de potássio presentes na rocha ao solo, tudo através do ensaio de granulometria com auxílio de peneiras de diferentes mesh. Uso de uma análise petrográfica básica, onde por meio dos dados obtidos usufrui-se do comportamento físico da rocha a ser avaliada. Outros ensaios como fluorescência de raios-X, sendo este um ensaio quantitativo, não destrutivo para identificação dos elementos presentes das amostras em estudo e por fim uso da técnica de difração de raios-X com intuito de determinar a estrutura molecular da rocha em questão. 14 4 Referencial Teórico 4.1 Aspectos Gerais de consumo de NPK no Brasil O território Brasileiro é constituído em sua grande maioria por solos profundo, ácidos e pobres em nutrientes. Assim para um melhor aproveitamento do solo utiliza- se fertilizantes em grandes quantidades. Onde como exemplo no ano de 2016, a quantidade de potássio consumida foi de 5725,84 mil toneladas (DNPM, 2016). Já o consumo total dos respectivos NPK foi de 15981,6 mil toneladas (IPNI, 2017). Sabe-se também que o Brasil acaba por importar grande parte destes produtos, tendo como comparativo entre os anos de 2010 e 2016, o consumo de fertilizantes teve um aumento de aproximadamente 50% (INPI, 2017), tendo como a principal consumidora destes produtos, a Região Centro-Oeste devida sua forte agricultura, totalizando assim um consumo de 11793,019 mil toneladas no ano de 2017 (INPI, 2017). Tabela 1 – Principais estatíticas do potássio no Brasil MDIC/SECEX, DNPM/DIPLAN, adquirido no sumário mineral 2016 As importações vêm crescendo exponencialmente, devido à ausência de jazidas em território nacional. Em termos de reserva e produção mundial de fertilizante, o Canadá se destaca por possuir 30,2% de todas as reservas mundiais e uma produção em 2014 de exatos 9800 mil toneladas, totalizando assim 28,3% de toda produção mundial (DNPM, 2015). Como o estudo trata-se de uma pedreira localizada na cidade de Aguaí-SP, tem-se a tabela dois referente ao consumo de fertilizantes na região sudeste, dado forte produção agrária e sendo a terceira maior consumidora de fertilizantes do Brasil (INPI, 2017). Capítulo 4. Referencial Teórico 15 Tabela 2 – Consumo de fertilizantes na região sudeste INPI, 2017 De acordo com a Secretaria da Agricultura e Abastecimento do Estado de São Paulo, em 2017, as vendas de fertilizantes no Brasil totalizaram 34.438 mil toneladas de produtos, volume que representa pequena expansão (+1,04%), em relação ao mesmo período do ano anterior. Embora o aumento no volume total tenha sido pouco relevante, alguns estados apresentam percentuais expressivos, como São Paulo, que é a produção da cultura sucroenergética, e investiu, em 2017, + 6,2% na compra de fertilizantes. Outros estados das regiões Norte e Nordeste, cultivo de grãos expandiude forma horizontal, o que alavancou a demanda por fertilizantes em + 4,1% nessas regiões, quando comparados aos volumes adquiridos no ano anterior. A forte depen- dência das importações de fertilizantes e matérias-primas destinadas à produção de fertilizantes constitui, na atualidade, a principal fragilidade do agronegócio brasileiro. Dada tabela referente ao consumo de insumos do tipo fertilizante no ano de 2007 nota-se a fragilidade de nossa economia perante tal aspecto. Capítulo 4. Referencial Teórico 16 Figura 1 – – Produção e importação de matérias primas no ano de 2007 ANDA, 2007 Tamanha fragilidade se manteve e o agronegócio Brasileiro ainda depende de outros países para fornecer os insumos, observa-se que as porcentagens variam, porém as taxas de importação ainda são elevadas se comparadas a produção nacional. Capítulo 4. Referencial Teórico 17 Figura 2 – Produção e importação de matérias primas em 2018 ANDA, 2018 Tendo o cloreto de potássio (KCl) como o principal componente utilizado como fertilizante no setor agrícola (IBRAM, 2011). E como citado a demanda crescente do Brasil, as importações crescem exponencialmente devido à ausência em território nacional. 4.2 A Prática de Rochagem Então observando tal carência, optou-se por uma rota alternativa mais barata, sendo assim a utilização do pó de rocha (MELAMED et al., 2007) para repor alguns nutrientes do solo, correção do solo; com isso beneficiando mais de uma cultura diferente dos fertilizantes que devem ser utilizados a cada cultura. Esta prática vem sendo utilizada para recuperação da fertilidade de solos pobres e lixiviados por meio do pó de rocha. Segundo a publicação da CETEM: Agrominerais para o Brasil de 2010, capítulo 4, rochagem na agricultura é um termo corresponde a aplicação direta de rochas moídas ou contendo finos naturais, como material fertilizante. É um processo de fertilização do solo, também nomeado por petrofertilização. A prática da rochagem inspirou-se na técnica de calagem de solos – aplicação direta de calcário para redução da acidez dos solos - ou na técnica de gessagem, aplicação de gesso no solo, cada vez mais usado na agricultura, como fonte de S e Ca. Também foi definido pela Embrapa que Capítulo 4. Referencial Teórico 18 rochagem ou remineralizadores são “todo material de origem mineral que tenha sofrido apenas redução e classificação de tamanho por processos mecânicos e que altere os índices de fertilidade do solo por meio da adição de macro e micronutrientes para as plantas, bem como promova a melhoria das propriedades físicas ou físico-químicas ou da atividade biológica do solo” (III Congresso Brasileiro de Rochagem, 2017). Uma seguinte observação sobre a prática de rochagem é sobre o material utilizado no processo, este, pode apresentar composição heterogênea devido a movi- mentação dos minerais dentro da mineradora, podendo o mesmo ser contaminado por outro material presente na rota de processo ou transporte. Segundo RAMOS et al., 2014, o processo de reminezalização obteve resultados positivos em regiões de latossolos de regiões tropicais e subtropicais com estações úmidas, estes, apresentando baixa quantidade de íons livres para absorção, relantando aumentos significativos nos valores de pH do solo, como também o aumento na concentração de íons K+, Ca2+, Mg2+ e Na+, além da redução por processos de lixiviação. O estudo de Gillman et al. (2001), definiu as interações que o remineralizador apresenta com o solo e relações de troca (Figura 3). Figura 3 – Mecanismos de interação do remineralizador no solo Adaptado de Gillman et al., 2001 Com base na figura acima, uma observação deve ser priorizada quanto a efici- ência do remineralizador, deve-se conhecer a composição mineralógica, disponibilidade de nutrientes no solo e pH. Porque solos com alta concentração de nutrientes, o remi- neralizador diminui sua taxa de dissolução, pois a concentração mais alta é sempre mantida, ou seja, um desperdício de material de rochagem (MANNING, 2010). Salientando assim que para utilização da pratica de rochagem, diversas va- riáiveis devem ser levadas em questão, como tipo de cultura, tipo de solo, natureza Capítulo 4. Referencial Teórico 19 do remineralizador e condições climáticas da região de aplicação (HINSINGER et al., 2001; STRAATEN, 2006). 4.2.1 Mecanismo de Remineralização Os solos são formados pela desintegração e decomposição das rochas devido ao intemperismo. Os fragmentos, então, podem ser transportados por agentes da natureza e serem depositados em locais distantes. As alterações devido à ação da chuva, do vento, do calor, do frio e de organismos (fungos, bactérias, minhocas, formigas e cupins) vão desgastando as rochas de forma lenta e conforman o relevo da terra. E dependendo da intensidade de cada agente de alteração o longo tempo geram solos distintos (EMBRAPA). A estrutura do solo, é formado por horizontes do solo, assim nomeados: O, A, B, C e rocha mãe. Confira o esquema a seguir: Figura 4 – Horizontes de solo Os perfis ou horizontes do solo representam diferentes características de um mesmo elemento A seguir, um detalhamento das características principais de cada perfil do solo. Horizonte O – é o horizonte orgânico formado a partir da decomposição de materiais orgânicos de origem animal e vegetal. Horizonte A – é o horizonte mineralógico que, como o nome indica, é composto por compostos minerais oriundos da rocha mãe (a rocha que se decompôs e deu origem ao solo) e também de outras áreas. Geralmente, essa camada apresenta uma boa quantidade de material orgânico decomposto, o que faz com que também se chame de solo humífero. Capítulo 4. Referencial Teórico 20 Horizonte B – é o horizonte de composição essencialmente mineral. Ele é formado pela acumulação de argila e também de oxi-hidróxicos de ferro e alumínio. Horizonte C – é a zona de transição entre o solo e a sua rocha formadora, sendo chamado também de saprolito. É formado por alguns sedimentos maiores e menos decompostos, representando o processo de decomposição da rocha. Devido ao intemperismo dos silicatos minerais das rochas por um determinado tempo pode envolver reações químicas e essas reações formam minerais de argila. As partículas de argila coloidais pequenas possuem uma contracamada de cátions, que estão ligados por via eletrostática a uma camada interna carregada eletricamente. As cargas negativas irão adsorver os cátions disponíveis no solo e irão trocar os cátions com H+ das plantas como mostra a figura 5. Figura 5 – Condições de troca de cátions entre planta e solo Aegro, 2018 Tendo o solo como um meio não estático, ou seja, não servindo apenas para segurar a planta, mas sim um sistema dinâmico, apresentando assim diversas variávei como acidez, população de microrganismos, fora a presença de matéria orgânica (EMBRAPA, 2006) são capazes de atacar um grão de rocha, fazendo assim com que o mesmo libere os nutrientes presentes no mesmo. Porém devido a participações de reações de diferente natureza no processo de intemperismo torna-se difícil prever como o mineral irá se dissolver. Capítulo 4. Referencial Teórico 21 4.3 Região de Estudo e Caracterização do Material 4.3.1 Região de Estudo Este projeto foca em encontrar uma alternativa de remineralização do solo nas áreas de agricultura na região de Aguaí-SP, situada num contexto geológico da Bacia sedimentar do Paraná, grupo Itararé com intrusões de rochas basálticas da formação Serra Geral como descreve o Plano Municipal Integrado de Saneamento Básico (PMSB) do município de Aguaí. A região provém de alguns empreendimentos na produção de brita para construção civil devida às já mencionadas intrusões basálticas. Visto a problemática de não haver destino direto para os finos produzidos nas pedreiras, a rochagem pode ser um excelente destino para este material até então sem finalidade, contribuindo para o desenvolvimento de economia circular. Este caso se repete em estudos realizados no mesmo contexto geológico, com semelhantes característicasde rocha no estado do Rio Grande do Sul. Onde minerações, dado exemplo do empreen- dimento Construbrás a qual produz 20.000 t/mês de brita, sendo que 20 a 22% do na forma de finos de britagem, cuja rocha lavrada é um diabásio granular afanítico. O material a ser analisado trata-se de uma amostra já processada de rocha de diabásio da mineração Simoso, esta localizada na Rodovia SP-344 Km 313, na cidade de Aguaí-SP. Situando-se na borda oriental da bacia sedimentar do Paraná, tendo incluído uma ligeira parte do embasamento cristalino. As rochas cristalinas estão representadas pelo Complexo Pinhal constituindo- se de granitos e migmatitos de texturas e estruturas variadas. A coluna sedimentar é composta pelo Subgrupo Itararé onde ocorre a rocha de estudo o diabásio, este que aflora de forma intrusiva no subgrupo, notadamente na porção centro-norte. Capítulo 4. Referencial Teórico 22 Figura 6 – Imagem aérea da cava, de onde foi obtido o material de ensaio Google Earth (2019) Na lavra, o material é obtido através de desmonte por explosivos onde logo em seguida é transportado via caminhões para o processo de cominuição, britadores são utilizados para o processamento do produto, gerando assim britas de demais tamanhos. O material pó de rocha é obtido como subproduto, assim através do transporte por correias transportadoras, o remineralizador é depositado em pilhas. 4.3.2 Caracterização do Material O basalto, pela sua composição química e abundância, é uma das rochas mais utilizadas em rochagem. As ocorrências de basalto no Brasil são numerosas, como no caso da Formação Serra Geral que vai do Sul até o centro leste do Brasil. Sendo fontes dos macronutrientes Ca e Mg principalmente e de micronutrientes como manganês (Mn) e ferro (Fe) sendo que alguns portam ainda cobre (Cu), zinco (Zn) em teores expressivos para a nutrição vegetal, como dado as tabelas 1 e 2. Capítulo 4. Referencial Teórico 23 Tabela 3 – Exemplos de micronutrientes presentes nas rochas Tipo de rocha Micronutrientes Rochas ígneas ultramáficas Cr, Ca, Ni, Fe, Mn Basaltos (rochas máficas) Cu, Zn, Mn, Fe, Co, Ni, V Granitos (rochas félsicas) Ba, Li, W, Rb, Mo, Cu, Zn, Cl, Si Carbonatitos ETR, F, Nb Xistos vermelhos/arenitos U, V, Se, As, Mo, Pb, Cu Xisto negro Cu, Pb, Zn, Cd, U, Au, Se, Ni, Mo, V, Fe, B. . . Levinson, 1974 Tabela 4 – Exemplos de macronutrientes presentes nas rochas Rochas e minerais Macronutrientes Rochas ultrabásicas alcalinas leucíticas K, Mg, Ca, etc Basalto/Gabro Mg, Ca, etc Carbonatito Ca, Mg, P, K Kimberlito K, Mg, etc Rochas silicáticas alcalinas K e outros Rochas ácidas (granitos e gnaisses) K e outros Gipsita e rejeitos industriais S, Ca Calcários (calcíticos e dolomíticos) Ca, Mg Levinson, 1974 Ainda segundo (BAKKEN et al.,2000), a técnica apresenta diversas vantagens se comparado ao processo de fertilização convencional, onde por se tratar de um produto de simples processo industrial, impactos ao meio ambiente são reduzidos e outras demais vantagens são apresentadas. Devido sua estrutura inorgânica a liberação destes elementos torna-se lenta e contínua, o que acarreta longevidade da fertilização, nutrindo assim mais de uma safra. Capítulo 4. Referencial Teórico 24 Figura 7 – Composição mineralógica da região Faria 2008, apud R.C.Silva 2016 Através de tais características este projeto se baseia no estudo da rocha produ- zida pela Pedreira Simoso localizada em Aguaí-SP, visto o local de estudo apresenta potencial para extensão da técnica de rochagem. 4.4 Determinação da Mineralógica 4.4.1 Análise Química Afim de se ter uma leitura mais detalhada da rocha em questão e de comprovar os dados esperados na literatura, será feito uma análise química. Sendo que a compo- sição química será por fluorescência de raios-X e ICP-MS e a composição mineralógica por difração de raios-X e uma análise petrográfica básica para obter-se características tais como natureza, textura e estrutura. O ensaio de difração de raios-X resulta de um processo em que os raios X são espalhados pelos elétrons dos átomos do cristal, sem mudança no comprimento de onda. Um feixe difratado é produzido por espalhamento apenas quando algumas condi- ções geométricas, expressas pela lei de Bragg são satisfeitas. o resultado deste tipo de análise é apresentado pela forma de um gráfico, difratograma, cujas variáveis são o ângulo versus a intensidade sob picos difratados. Os picos presentes no difratograma são produzidos quando, para um dado valor de ângulo, um dado plano atômico pos- sui distância interplanar que satisfaz as leis de Bragg; onde a altura dos picos são proporcionais às intensidades dos efeitos de difração (CPMTC,2018). Capítulo 4. Referencial Teórico 25 Diagrama 1 – Micrografia de MEV da fibra de basalto com o correspondente espectro de fluorescência M. A. Schiavon, 2007 Agora para determinação das características químicas do material, o ensaio de espectrometria de fluorescência de raios-X é um método clássico para determinação dos elementos primários quanto secundários, além de residuais de amostras. Onde através de feixes não destrutivos são capazes de identificar elementos químicos assim como estabelecer concentrações em que cada elemento se apresenta na amostra. Tendo como vantagens na utilização deste método, sua precisão, tempo de análise rápido e capacidade (UFRGS,2017). A FRX também é bastante utilizada em aplicações industriais, que freqüente- mente requerem rotinas analíticas rápidas para controle de qualidade de seus produtos, assim como as análises exploratórias utilizadas em geologia. Permite a análise de ligas, pigmentos, rochas, cerâmicas e inúmeros outros materiais que compõem obras artísticas, tornando-se assim uma ferramenta importante, em especial se realizada in situ, para identificação de materiais e de seus eventuais produtos de corrosão, para determinação de origem, processamento e uso, compreensão de seus proces- sos de deterioração, definição de métodos de preservação e restauração, bem como autenticação (NEIVA et al, 2006). 4.4.2 Ensaio Petrográfico O ensaio de petrografia básica permite a definição da natureza da rocha, iden- tificação dos minerais existentes, sua textura e estrutura, granularidade e graus de alteração. Capítulo 4. Referencial Teórico 26 Para garantir que a classificação seja objetiva, é necessário que a caracterização das amostras seja a mais quantitativa possível. Para tal, realiza-se uma descrição macroscópica da amostra e produzem-se uma ou mais lâminas delgadas a partir da amostra, que são examinadas utilizando um microscópio petrográfico. Atualmente, a classificação de rochas ígneas é baseada na textura, principal- mente granulometria, e composição mineralógica quantitativa, e subordinadamente na textura específica, composição química, gênese, modo de ocorrência, etc. A granulome- tria é representada pelas categorias grossa, média e fina, e a composição mineralógica é pelo índice de cor, proporção entre feldspato alcalino e plagioclásio, composição de plagioclásio, etc (DMP, 2004). Os critérios texturais importantes para classificação de rochas ígneas são: 1) cristalinidade; 2) granulometria; 3) homogeneidade granulométrica. Estas texturas são intimamente relacionadas ao processo de resfriamento mag- mático, e a granulometria é a mais importante. A cristalinidade corresponde ao grau de cristalização do magma, ou seja, a proporção de minerais e vidro que estão presentes nas rochas ígneas. Para ocorrer a cristalização dos minerais, dado tabela: Tabela 5 – Relação entre as expressões utilizadas para representar a granulometria de rochas ígneas Expressão Holocristalina Resfriamento Classificação Exemplo Grossa Sim Muito lento Plutônica Gabro, granito, etc Média Sim Muito lento Hipabissal Granito pór- firo, etc Capítulo 4. Referencial Teórico 27 Expressão Holocristalina Resfriamento Classificação Exemplo Fina Sim Rápido Vulcânica Basalto, rio- lito, fonólito Microcristalina Sim Rápido Vulcânica Basalto, rio- lito, fonólito CriptocristalinaSim Muito rápido Vulcânica Basalto, rio- lito, fonólito Hialocristalina Não Super rápido Vulcânica Basalto, rio- lito, fonólito Vítrea Não Ultra rápido Vulcânica Basalto, riolito, fonólito DMP, 2004 Figura 8 – Ilustrações esquemáticas de rochas ígneas DMP, 2004 Capítulo 4. Referencial Teórico 28 Quanto a granulometria representa a medida quantitativa do tamanho dos minerais constituintes de rochas ígneas, sobretudo as holocristalinas. A expressão “granulação”, que é utilizada freqüentemente como sinônimo de granulometria, é de- saconselhável devido a ter outro significado. Para um cristal formado a partir de o magma tornar-se grande, necessita-se de um determinado tempo. Portanto, quando o resfriamento é lento, há tempo suficiente para formar uma rocha ígnea constituída por minerais de granulometria grossa. Por outro lado, quando o resfriamento é rápido, não há tempo para formar cristais grandes, resultando uma rocha com granulometria fina. Figura 9 – Representação ilustrativa de diferentes granulometrias, grossa, média e fina DMP, 2004 Aconselhável referir à medida quantitativa, tal como milimétrica. Grossa: Granulometria de 1 a 10 mm. Muitas rochas de natureza plutônica possuem granulometria em torno de 6 mm, se encaixando nesta categoria. As rochas ígneas com granulometria maior do que 10 mm são raras. Capítulo 4. Referencial Teórico 29 Média: Granulometria de 0.2 a 1 mm. Esta categoria granulométrica quantita- tivamente não é bem definida, sendo variável de acordo com cada autor. Na prática, muitas rochas descritas como de granulometria média são compostas de minerais de tamanho visível a olho nu ou a lupa, porém, são pouco difíceis de serem identificados Fina: Granulometria menor do que 0.2 mm. Normalmente, as rochas compostas de minerais com tamanho dos grãos invisíveis a olho nu ou a lupa são descritas como de granulometria fina. Tais rochas são estudadas em lâminas delgadas ao microscópio petrográfico. Riolito, fonolito, traquito, andesito e basalto são exemplos de rochas com granulometria fina. Encontram-se os seguintes termos utilizados na literatura para representar a granulometria macroscópica de rochas ígneas: Fanerocristalina: A rocha é constituída por minerais de tamanho distinguível, ou seja, identificável a olho nu ou em lupa. Todas as rochas de granulometria grossa e uma parte das rochas de granulometria média se encaixam nesta categoria. Afanítica: A rocha é composta de minerais de granulometria fina, sendo indistinguíveis a olho nu ou em lupa. A expressão textura afanítica é utilizada para expressar textura da massa fundamental de rochas porfiríticas. Nas observações das rochas naturais, a maioria das rochas ígneas se classifica em uma das duas categorias acima citadas, sendo fanerocristalina (grossa) ou afanítica (fina). Existem rochas ígneas constituídas por minerais de tamanho aproximadamente igual, que são denominadas de textura equigranular. As rochas compostas de minerais de granulometria gradativamente variável são denominadas transgranulares, porém, essas são raras em rochas ígneas. Desta forma, a maioria das rochas inequigranulares, ou seja, não equigranulares, é classificada em uma das duas texturas granulométricas distintas, equigranular e porfirítica. Porfirítica: A rocha é constituída por minerais com duas granulometrias distintas, minerais grandes e pequenos. Os minerais grandes, normalmente menos freqüentes, são denominados fenocristais, e os pequenos, que constituem a maioria, são chamados de massa fundamental. O termo “pórfiro” corresponde ao grão de mineral destacada- mente grande em relação aos outros de qualquer gênese, ou seja, fenocristal é um tipo de pórfiro de origem ígnea e porfiroblasto é outro tipo, porém, de origem metamórfica, que é chamado de “porfiroblasto”. Por outro lado, o termo matriz corresponde à massa fina de qualquer origem, enquanto que, a massa fundamental é um tipo de matriz de origem magmática. A textura porfirítica é observada tipicamente em riolito, dacito, andesito, basalto, traquito e fonolito. Capítulo 4. Referencial Teórico 30 Figura 10 – Ilustração esquemática de visão macroscópica e microscópica DMP, 2004 Além do conhecimento micro do material, um estudo macroscópico da estrutura torna-se crucial para elaboração de tal trabalho, uma forma de estudo básica em rochas e solos se dá pela análise granulométrica do material, assim, tendo conhecimento do tamanho dos grãos em suas diferentes frações. A análise das dimensões das partículas é importante pois que permite deduzir indicações preciosas, entre outras, sobre a proveniência (designadamente sobre a Capítulo 4. Referencial Teórico 31 disponibilidade de determinados tipos de partículas e sobre as rochas que lhes deram origem), sobre o transporte (utilizando, por exemplo, o conceito de maturidade textural e a resistência das partículas, segundo a sua composição, à abrasão e à alteração química), e sobre os ambientes deposicionais. 4.4.3 Ensaio Granulométrico A análise granulométrica consiste na determinação das dimensões das partí- culas que constituem as amostras (presumivelmente representativas do material) e no tratamento estatístico dessa informação. Basicamente, o que é necessário fazer, é determinar as dimensões das partículas individuais e estudar a sua distribuição, quer pelo peso de cada classe dimensional considerada, quer pelo seu volume, quer ainda pelo número de partículas integradas em cada classe (J. Alverinho Dias, 2004). Figura 11 – Curva granulométrica ABNT-NBR NM248 IFRN,2018 4.5 Questões Economicas do Pó de Rocha como Remineralizador Dado (MAPA, 2016), a principal vantagem econômica do pó de rocha trata-se do preço por tonelada se comparado à tonelada do fertilizante. Onde com o respectivo aumento da cotação do dólar e a grande importação destes produtos, o preço médio da tonelada do fertilizante é de R$1,5 mil reais. Sendo que a mesma quantidade de pó de rocha varia de R$200,00 a R$300,00 reais sendo aplicado até com a despesa de frete. Sendo também a vantagem já citada que não há necessidade de aplicar o pó de rocha todo ano, pois seus efeitos perduram-se por mais de um ciclo de cultura. Capítulo 4. Referencial Teórico 32 Ainda segundo (BAKKEN et al.,2000), a técnica apresenta diversas vantagens se comparado ao processo de fertilização convencional, onde por se tratar de um produto de simples processo industrial, impactos ao meio ambiente são reduzidos e outras demais vantagens são apresentadas. Devido sua estrutura inorgânica a liberação destes elementos torna-se lenta e contínua, o que acarreta longevidade da fertilização, nutrindo assim mais de uma safra. Segundo Martins “A comercialização do pó de rocha compensa desde que a fonte dos recursos não esteja há mais de 300 quilômetros de distância da propriedade rural”. Os fertilizantes, os mesmo citados anteriormente, não possuem todos os nutri- entes necessários para uma respectiva cultura, diferente dos fertilizantes que ao se adquirir já se compra específico para tal. Reforçando que as rochas apresentam um teor de nutriente baixo se comparado aos fertilizantes, tendo que compensa com um grande volume de pó (WEERASURITA; THILAKARATHNA; COORAY, 1996), porém algumas rochas pode apresentar um teor mais elevado de potássio podendo ser uma via alternativo (ARAUJO, 2010). Porém o comércio deste produto apresenta algumas limitações, sendo uma delas por apresentar um baixo teor de elementos se comparado aos fertilizantes tradicionais, onde a quantidade para suprir a lavra torna-se maior o que deve ser considerado na hora de adquirir o produto. Outra desvantagem é referente às distâncias de frete perante o produto, dado ser um produto de baixo valor econômico agregado, altas taxas inviabilizam o comércio. Por fim vale-se ressaltar que é uma boa prática para climas tropicais, devido aos altos índices pluviométricos, se tornando uma boa prática em locais com problema de salinidade. Sendo que o principal desafio deste tipo de empreendimento se dá em fornecer os nutrientes nasquantidades e tempos adequados para cultura, evitando assim um possível aumento de custo de produção. 33 5 Métodos e Técnicas Os métodos de análise de viabilidade desta técnica são poucos, porém cruciais para determinação da sua utilização. 5.1 Análise Granulométrica Para definição da composição mineralógica, optou-se por inicialmente aplicar um ensaio de análise granulométrica por peneiramento a fim de determinar os tamanhos dos diâmetros das partículas e suas porcentagens. O processo se dá pela escolha das peneiras, sendo estas dispostas de maior à menor abertura (6,35 mm a 0,038 mm) dada (NBR 5734/80). Onde em seguida toma- se uma amostra de peso 497,00 gramas da amostra seca e submete-se estas ao processo de peneiramento em um agitador SOLOTEST® em um período de tempo de 10 à 15 minutos para que os grãos possam se alocar corretamente de acordo com a granulometria. Realizada agitação separam-se as peneiras e realiza-se a pesagem de cada com o objetivo de elaborar a curva de distribuição, dado a seguir que a porcentagem acumulada que passa em cada peneira. Tabela 6 – Escolha da aberturas das peneiras para realização da curva granulométrica Abertura (mm) Abertura (mm) Abertura (mm) Abertura (mm) 6,35 2,00 0,425 0,075 4,75 1,70 0,250 0,053 3,35 0,850 0,180 0,038 2,36 0,600 0,125 coletor Do Autor FIGURA AGITADOR + PENEIRAS 5.1.1 Caracterização Química Agora visto necessidade do conhecimento químico do material, a importância da realização de um ensaio de fluorescência do material torna-se inevitável, onde com auxílio de equipamentos podemos assim determinar a composição química. Tal metodologia é rápida, exata e não destrutiva e geralmente necessita o mínimo de pre- paração de amostras devido sua exatidão. Muitas amostras podem vir a ser analisadas Capítulo 5. Métodos e Técnicas 34 com pouco ou nenhum tratamento. Onde por fim tal metodologia pode ser aplicada em metais, cimentos, óleos, polímeros, exploração mineira, entre demais áreas. 5.1.2 Descrição macro e microscópia do Material A descrição foi realizada primeiramente obervando uma amostra de mão com auxílio da lupa buscando observar as características de cristalinidade, granulometria e homogeneidade granulométrica. Figura da lupa Para uma análise microscópia utilizou-se um micrscópio petrográfico Zeiss modelo XXXXX, a análise conteve em observar minerais opacos, e a assembleia de minerias constituinte na rocha através de uma estimativa de imagem, os minerais foram identificados por sua caracteristicas como relevo, cor, clivagem, hábito, extinção, sinal e eixo óptico e sinal de alongação. Figura 12 – Análise petrográfica com auxílio de microscópio Do Autor Capítulo 5. Métodos e Técnicas 35 5.1.3 Ensaio de Lixiviação Outro ponto a ser analisado se dá com o ensaio de lixiviação, afim de quantificar a solubilização do material e verificar as alterações mineralógicas recorrentes em três frações de tamanho do remineralizador agitadas em três tipo de solventes: ácido cítrico (0,01 mol L−1), ácido oxálico (0,01 mol L−1) e água deionizada (JONES, 1998; STROBEL, 2001). Optou-se por basear-se na metodologia utilizada por R.C.Silva (2016). Assim para realização do ensaio utilizou-se de três solventes e três diferentes frações de material, repetindo 3 vezes para cada conjuto de fração e solvente utilizando. Totali- zando um total de 27 amostras em apenas uma batelada não ocorrendo a reposição de solventes como mostra a figura ABAIXO. Figura 13 – Esquema estrutural do experimento Silva, 2016 Para realizar a extração foi colocado em balões volumétricos adequados ao agitador utilizado os ácidos citados em um volume de 10 mL e 2,5 g de material, mantendo uma proporção (4:1, mL/g). Em seguida o conjunto foi disposto no agitador tipo Wagner e agitados por um período de 14 horas. Após este período o conjunto foi transferido para tubos tipo Falcon de 15 mL e levados para centrifugação de 30 minutos em uma rotação de 3500 rpm, o uso de agitação visa aumentar a taxa de dissolução (AMRHEIR; SUARES, 1992). A seguinte etapa foi a realização da leitura do pH e condutividade elétrica com os equipamentos X, Y para fim de se obter valores condizentes com o que diz o embasamento teórico deste trabalho IMAGENS PH E CONDUTIVIMETRO Temos que utilizando uma massa de 510,42 gramas, cerca de 18,83% perten- cem a fração de areia grossa (1 a 0,5 mm), 8,79% pertencem a fração de areia fina (0,25 a 0,125 mm) e 4,39% pertencem a fração filler (<0,053 mm). 36 6 Resultados e Discussão 6.1 Resultados Esperados A partir dos dados obtidos via laboratório, espera-se viabilizar a utilização do pó de rocha da mineração Simoso - SP apresentando valores respectivos de teores de potássio, granulometrias e estruturas satisfatórias referentes quanto a teoria já abordada. 6.2 Resultados Obtidos 6.2.1 Granulometria Notamos que através do ensaio granulométrico e da construção da curva gra- nulométrica de passante acumulado (Figura 13), cerca de 75% de nossa amostra, encontra-se nas faixas areia média a areia grossa, sendo assim superiores à 0,4 mm. Tabela 7 – Massas retidas em cada peneira Abertura (mm) Retido (g) Abertura (mm) Retido (g) Abertura (mm) Retido (g) Abertura (mm) Retido (g) 6,35 0,00 2,00 52,70 0,425 27,35 0,075 28,46 4,75 0,00 1,70 31,56 0,250 37,31 0,053 15,70 3,35 30,26 0,850 98,60 0,180 20,17 0,038 5,60 2,36 97,43 0,600 40,46 0,125 20,32 coletor 0,54 Do Autor Capítulo 6. Resultados e Discussão 37 Figura 14 – Curva granulométrica dado porcentual de passante acumulado Do Autor Para realização do ensaio de lixiviação, optou-se pelas frações AG, AF, FL assim permitindo a observação da dissolução em diferentes faixas de materiais. Tendo em vista a curva granulométrica, conclui-se que: Tabela 8 – Legenda Classificação Granulométrica Porcentual Areia Muito Grossa 57 % Areia Grossa 15 % Areia Média 9 % Areia Fina 17% Filler 2% Do Autor Outro ponto de destaque se dá na realização do experimento, que o mesmo foi realizado via seca, não utilizando nenhum peneiramento a úmido ou ensaio de sedimentação. 6.2.2 Caracterização Química FALTA FAZER Capítulo 6. Resultados e Discussão 38 6.2.3 Petrografia De acordo com a análise visual no microscópio estimou-se a seguinte constitui- ção mineralógica (tabela x). Tabela 9 – Constituição de minerais na lâmina petrográfica Mineral Porcentagem Minerais alterados 15 % Albita 10 % Labradorita 40 % Quartzo 3% Olivina 7 % Diopsídeo 5 % Biotita 10% Opacos 10 % Do Autor COLOCAR FIGURAS 6.2.4 Ensaio de Lixiviação Após a etapa de extração com os solventes e a centrifugação, foi feita a leitura do PH e da condutividade elétrica das soluções sobrenadante nos tubos Falcon. Os resultados da leitura estão na tabela 10. Tabela 10 – Valores de Ph e Condutividade Elétrica Do Autor 39 7 Considerações Finais 40 8 Bibliografia AGÊNCIA NACIONAL DE MINERAÇÃO. Sumário mineral 2016. Disponível em: <http://www.anm.gov.br/dnpm/publicacoes/serie-estatisticas-e-economia-mineral /sumario-mineral/sumario-mineral-brasileiro-2016>. Acesso em: 17 dez. 2018. AGRONOMIA COM GISMONTI. O que é rochagem. Disponível em: <https://a gronomiacomgismonti.blogspot.com/2015/01/o-que-e-rochagem.html>. Acesso em: 16 dez. 2018. ARAUJO.M.S, . Estudo de rocha potássica como fonte alternativa de fertilizante de liberação lenta. MONOGRAFIAS POLI, [S.L], fev./dez. 2018. Disponível em: <http ://monografias.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10003560.pdf.>. Acesso em: 16 dez. 2018. BAKKEN, A. et al. Crushed rocks and mine tailings applied as K fertilizers on grassland. Nutrient Cycling in Agroecosystems, Dordrecht, v. 56, n. 1, p. 53- 57, Mar. 2000 BRASIL ESCOLA. Solo. 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Folha de rosto Folha de aprovação Dedicatória Agradecimentos Resumo Abstract Lista de ilustrações Lista de diagramas Lista de tabelas Sumário Introdução Justificativa Objetivos Objetivo Geral Objetivo Específico Referencial Teórico Aspectos Gerais de consumo de NPK no Brasil A Prática de Rochagem Mecanismo de Remineralização Região de Estudo e Caracterização do Material Região de Estudo Caracterização do Material Determinação da Mineralógica Análise Química Ensaio Petrográfico Ensaio Granulométrico Questões Economicas do Pó de Rocha como Remineralizador Métodos e Técnicas Análise Granulométrica Caracterização Química Descrição macro e microscópia do Material Ensaio de Lixiviação Resultados e Discussão Resultados Esperados Resultados Obtidos Granulometria Caracterização Química Petrografia Ensaio de Lixiviação Considerações Finais Bibliografia
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