Feasibility study of utilizing iron ore tailings in glass production
DOI:
https://doi.org/10.36704/cipraxis.v20i35.7414Keywords:
Iron ore tailings, Sustainable mining, Industrial sand, Glass production, Microstructural characterizationAbstract
The development of the mineral sector has resulted in the generation of large quantities of waste, creating a significant environmental liability due to limitations in the disposal and viability of these materials. Between 2015 and 2019, two dam failures occurred in Brazil, in the cities of Mariana and Brumadinho, respectively, causing severe impacts on environmental, social, and economic pillars. In this context, initiatives aimed at reusing mining waste have gained prominence, seeking to contribute to environmental conservation and reduce mining costs. This study aimed to investigate an innovative application for iron ore tailings, evaluating their use as a raw material in glass production, where they act as a source of vitrifying components. Research was conducted to determine complementary raw materials and preparation methods. Subsequently, the glass production process was carried out, followed by the characterization of the produced material through visual analyses and X-ray diffraction (XRD). The results indicated that the reuse of tailings is promising, although the characteristics of the obtained material do not yet fully meet the standards of commercial glass.
References
ABIFA. CEMP102 - Comissão de Estudos de Matérias Primas. Materiais para fundição - cálculo das características granulométricas. Brasil, 2015a.
ABIFA. CEMP081 - Comissão de Estudos de Matérias Primas. Materiais para Fundição - Determinação da Distribuição Granulométrica, módulo de finura e teor de finos em materiais granulares. Brasil, 2015b. Disponível em: <https://abifa.org.br/cemp/content/normas/081.pdf> Acesso em: 2 fev. 2025.
AKERMAN, M. Natureza , Estrutura e Propriedades do Vidro. CETEV - Centro Técnico de Elaboração do Vidro. Mauá: Saint-Gobain Vidros Brasil, 2000. p. 1–37.
ALMADA, B. S. Influência da heterogeneidade de rejeitos de minério de ferro utilizados como adição mineral nas propriedades de microconcretos. Dissertação (Mestrado) Universidade Federal de Minas Gerais, 2021. 119p.
ALMEIDA, F. J. M. Obtenção de vidros fosfatos contendo ferro por meio do aquecimento de fornos microondas. Dissertação (Mestrado em Construção Civil) - Universidade São Paulo, 2006. 67p.
ANDRADE, L. C. R. Caracterização de rejeitos de mineração de ferro, in natura e segregados, para aplicação com material de construção civil. Tese (Doutorado em Ciências) - Universidade Federal de Viçosa, 2014. 91p.
ARAUJO, F. S. M. et al. Recycling and reuse of mine tailings: A review of advancements and their implications. Geosciences (Switzerland), v. 12, n. 9, 2022.
BASTOS, I. A. Utilização de resíduos de rochas ornamentais na fabricação de vidros sodo-cálcicos. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Desenvolvimento Sustentável) - Universidade Federal do Espírito Santo, 2018. 86p. Disponível em: <http://repositorio.ufes.br/handle/10/11190>.
CARMIGNANO, O. R. et al. Iron ore tailings: Characterization and applications. Journal of the Brazilian Chemical Society, v. 32, n. 10, p. 1895–1911, 2021.
EL-SAYED SELEMAN, M. M. et al. Glass production using tailing of upgraded rare metal mineralization, Abu Rusheid area – Egypt for nuclear waste immobilization. Ceramics International, v. 48, n. 1, p. 569–577, 2022. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.09.135>.
ESCOBEDO-BRETADO, M. A. et al. Characterization and property evaluation of glasses made from mine tailings , glass waste , and fluxes. Recycling, v. 10, n. 39, p. 1–14, 2025.
BULAYANI, M. M. et al. Exploring low-grade iron ore beneficiation techniques: A comprehensive review. Minerals, v. 14, n. 8, 2024.
CALLISTER JR., W. D. Materials Science and Engineering: An introduction. 10 ed. New York: John Wiley & Sons, 2024.
CORNEJO, I. A. et al. Hidden treasures : Turning food waste into glass. American Ceramic Society Bulletin, v. 93, n. 6, p. 24–27, 2014.
ELISIÁRIO, D. A. C. Caracterização térmica e óptica de vidros do sistema SiO2-B2O3-ZnO. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) - Universidade Nova de Lisboa, 2017. 32p.
HABASHI, F. Metals from Ores: An Introduction. Aspects in Mining & Mineral Science, v. 1, n. 1, p. 919–924, 2017.
HAMED, H. et al. Applications, materials, and fabrication of micro glass parts and devices: An overview. Materials Today, v. 66, n. June, p. 194–220, 2023. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.mattod.2023.03.005>.
HOSSAIN, Sk S.; ROY, P. K. Sustainable ceramics derived from solid wastes: a review. Journal of Asian Ceramic Societies, v. 8, n. 4, p. 984–1009, 2020. Disponível em: <https://doi.org/10.1080/21870764.2020.1815348>.
IBRAM. Em 2023, mineração repete faturamento do ano anterior e pretende ampliar investimentos até 2028. Disponível em: <https://ibram.org.br/release/em-2023-mineracao-repete-faturamento-do-ano-anterior-e-pretende-ampliar-investimentos-ate-2028/>. Acesso em: 2 fev. 2025.
IKOTUN, J.; ADEYEYE, R.; OTIENO, M. Application of mine tailings sand as construction material – a review. MATEC Web of Conferences, v. 364, p. 05008, 2022.
INÁCIO, M. D. S. et al. Estudo da viabilidade técnica de utilização de rejeito de minério de ferro na pavimentação. Observatório De La Economía Latinoamericana, v. 22, n. 7, p. e5560, 2024.
JAWADAND, S., RANDIVE, K. (2021). A Sustainable Approach to Transforming Mining Waste into Value-Added Products. In: RANDIVE, K., PINGLE, S., AGNIHOTRI, A. (eds) Innovations in Sustainable Mining. Earth and Environmental Sciences Library. Springer, Cham. Disponível em: https://doi.org/10.1007/978-3-030-73796-2_1
LAGE, F. L. et al. Utilização dos rejeitos de minério de ferro na construção civil: uma análise cienciométrica. Research, Society and Development, v. 9, n. 4, p. 1–20, 2020. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.jnc.2020.125798>
LONG, H. et al. A critical review on metallurgical recovery of iron from iron ore tailings. Journal of Environmental Chemical Engineering, v. 12, n. 2, p. 112140, 2024. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.jece.2024.112140>.
LUZ, A. B.; LINS, F. F. Areia industrial. Rochas & Minerais Industriais Usos e Especificações. [S.l: s.n.], 2008. p. 107–126.
MAGALHÃES, L. F. et al. Iron ore tailings as a supplementary cementitious material in the production of pigmented cements. Journal of Cleaner Production, v. 274, 2020.
MARTINS, A. C. P., CARVALHO, J.M.F., COSTA, L.C.B., ANDRADE, H. D., TAINÁ VARELA DE MELO, JOSÉ CARLOS LOPES RIBEIRO, LEONARDO GONÇALVES PEDROTI, RICARDO ANDRÉ FIOROTTI PEIXOTO, Steel slags in cement-based composites: An ultimate review on characterization, applications and performance, Construction and Building Materials, Volume 291, 2021, ISSN 0950-0618. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.123265.
OLIVEIRA, I. C. S., FAXINA, A. L. Rejeito de minério de ferro como agregado mineral fino em misturas asfálticas.Transportes, 29(3), 2391, 2021. Disponível em: https://doi.org/10.14295/transportes.v29i4.2391
ONODERA, Y. et al. Structure and properties of densi fi ed silica glass : characterizing the order within disorder. NPG Asia Materials, 2020. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1038/s41427-020-00262-z>.
ORTEGA, E. O. et al. Material characterization techniques and applications. Singapore: Springer, 2022. v. 19.
PAIXÃO, M. D.; WILKEN, A. A. P. Alternativas de disposição de rejeitos de mineração na avaliação de impacto ambiental no Estado de Minas Gerais. Revista Geográfica Acadêmica, v. 15, n. 1, p. 33–56, 2021.
PARK, J. et al. A short review of the effect of iron ore selection on mineral phases of iron ore sinter. Minerals, v. 12, n. 1, 2022.
RAMOS, K. S.; LUZ, J. A. M.; MILHOMEM, F. O. Da viabilidade de fabrico de vidro com resíduos de mineração. Research, Society and Development, v. 11, n. 9, p. e13711929828, 2022.
SANTOS, R. C. V. Contribuição do setor mineral no produto interno bruto brasileiro. Radar: tecnologia, produção e comércio exterior, 2021.
SANTOS, W. J. Caracterização de vidros planos transparentes comerciais. Scientia Plena, v. 5, n. 2, p. 1–5, 2009.
SEGUI, P. et al. Mining Wastes as Road Construction Material: A Review. Minerals, v. 13, n. 1, p. 1–18, 2023.
SILVA, C. R.; AZEVEDO, R. L. G. Recursos minerais do Brasil: diretrizes para o setor mineral. Terrae Didática, v. 17, p. 1–16, 2021.
SILVA, F. L.; CAETANO, MENDES, E. C.; FIGUEIREDO, M. H.; NOGUEIRA, F. C.; PEREIRA, C. A.; MENDES, J. J. Caracterização de areias silicosas obtidas através do rejeito arenoso da concentração do minério de ferro. Holos, v. 4, n. 39, 2023. DOI: 10.15628/holos.2023.14273. Disponível em: https://www2.ifrn.edu.br/ojs/index.php/HOLOS/article/view/14273. Acesso em: 14 mar. 2025.
SILVA, R.M.R.; NUNES, R.M.; NOGUEIRA, F.C.; SILVA, F.L., Aproveitamento do rejeito de minério de ferro da Mina do Andrade para a confecção de blocos intertravados. Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração, vol.20, e2660, 2023. Disponível em: http://dx.doi.org/10.4322/2176-1523.20222660
SOUSA, V. S.; FREITAS, V. M. Revisão teórica sobre os desastres da mineração brasileira incididos em Mariana-MG (2015) e Brumadinho-MG (2019). 2019, Mineiros: Unifimes, 2019. p. 1–14.
TRENTIN, P. O. et al. Substituição parcial de agregado miúdo por resíduo de vidro moído na produção de argamassa. Revista Materia, v. 25, n. 1, 2020.
TUNES, S.; VASCONCELLOS, Y. O desafio dos rejeitos. Pesquisa FAPESP, v. 339, p. 73–75, 2024.
VIEIRA, H. Obtenção e caracterização de vidros a base de lama vermelha visando a imobilização de rejeitos nucleares. Tese (Doutorado em Ciências na Área de Tecnologia Nuclear - Materiais) - Instituto de Pesquisas Energéticas Nucleares, 2015. 105p.
ZHANG, Z.; MA, H.; Wu, C.; SUN, Y.; CHEN, R.; GUO, X. Properties of Glass-Ceramics Prepared from Industrial Multi-Wastes. Separations, v. 10, n. 9, 2023.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2025 Ciência ET Praxis
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
This work is licensed under a Creative Commons License.
