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Técnicas para tratamento e
aproveitamento de águas ácidas residuais
da mineração de carvão Experiência do
LTM – Avanços na pesquisa
Renato Dantas e Jorge Rubio
Grupo 22 Rede Carvão - LTM-PPGEM-UFRGS
Abril 2010
• A pesquisa no LTM-UFRGS
• A DAM no setor carbonífero em SC-Brasil
• Cases-Estudo de casos
• Avanços na pesquisa (problema do sulfato)
• Publicações associadas
• Conclusões
Sumário
Tratamento de partículas
minerais finas e ultrafinas
Novas técnicas de floculação e flotação de partículas
finas e ultrafinas (<13 µm): coluna C3P, não
convencional, flotação “extender”, bolhas de tamanho
controlado, CAI (condicionamento em alta
intensidade) , FRC-flotação com reciclo de
concentrados
Estudo e desenvolvimento de novas
técnicas de precipitação, floculação,
sedimentação, flotação e adsorção para
o tratamento e reúso de águas
efluentes (urbanas e industriais)
Tratamento de efluentes líquidos
O maior problema ambiental da mineração de
carvão no Brasil, é a geração de águas
ácidas (DAM). Essas águas ácidas (pH 2-3)
contem íons de metais pesados (Fe, Mn, Al,
Zn, Cu, outros) e ânions sulfato
• 5000 ha. de áreas degradadas (SC). Uma das
14 áreas mais poluídas do Brasil
• 2/3 dos cursos de água comprometidos
• A poluição ambiental afeta o meio urbano e
rural em larga escala
• Até 2005-não existia nenhum planta de tratamento de
DAM de carvão no Brasil.
• O fluxograma básico das primeiras 2 plantas consistia
em neutralização com cal, precipitação, floculação e
flotação com microbolhas (FAD) dos flocos
• Em 2006 e 2007 a discussão técnica é sobre as
vantagens das alternativas técnicas (flotação e sedimentação
lamelar-SL)
• Em 2008 e 2009 os estudos mostram o avanço da NF-
sedimentação lamelar no tratamento futuro das DAM´s
Fatos principais
Case 1: Carbonífera Metropolitana/Plantas
construídas LTM-Aquaflot
Etapa I – 10-20 m3/h-2005
Etapa II – 250 m3/h- 2007
Processo NFFAD-neutralização-precipitação-floculação
e separação S/L por FLOTAÇÃO.
100 % de reciclo da água tratada
Carbonífera Metropolitana-Planta Mina Esperança de
Tratamento DAM por Flotação-250 m3/h-2007
DAM
Carvão
Planta
Case 2: Carbonífera Cooperminas-2007-
Projeto-Aquaflot
Primeira planta-250 m3/h-de
tratamento de DAM por NPFS:
neutralização, precipitação, floculação e
sedimentação lamelar (SL).
100 % reciclo da água tratada
Alternativa Diferenças em Área de
sedimentação, %
Capacidade de tratamento, m/h
Bacia de rejeitos 100 0.08
Espessador tipo Dorr 8 1
Espessador de Lamelas 2 5
Por que Sedimentação de Lamelas?
Diferencias (plantas de 250 m3/h)
Parâmetros Flotação Sedimentador de Lamelas
Capacidade de tratamento, m3/m2 h
9 5
Tempo de residência total, min
40 90
Custo operacional, US$/m3 0,4 0,2
Custo de investimento, US$/m3
3000 1900
Consumo de energia/kWh/m3 0,4 0,2
Área total planta, m2 600 450
Projeto tratamento DAM mina abandonada
2006-2008
Tratamento de 20-100
m3/h para posterior reúso a
comunidade local
• Novo floculador (RGF®)
• Nova bomba geradora de bolhas-BGB®
• Novo flotador de alta taxa-FADAT (> 13
m3/m2/h o m/h)
• Técnica de remoção de sulfatos (ppt como
etringita, com cal e sais de Al)
Inovações-técnicas/equipamentos para o
tratamento e reúso de DAM
Alternativa para remoção de altas concentrações de íons
sulfato (> 1000 mg.L-1) por precipitação e formação da
etringita (3CaO.3CaSO4.Al2O3.31H2O), via adição de cal e
sais-policloretos de alumínio (Ca:Al:SO42- = 2:0.3:1),
a pH 12
Remoção de íons sulfato
Estudo piloto
Flotação vs Sedimentação Lamelar:
1.Tratamento a pH 7 para remoção de Fe, Al
2. Tratamento a pH 9 para remoção de Fe, Al e
Mn
3. Tratamento a pH 12 para remoção de Fe, Al,
Mn e SO4
Custos operacionais
(aproximados)
Equipamento pHReagentes,
R$.m-3Energia, R$.m-3
Total,
R$.m-3
SL 9 0,20 0,50 0,70
FADAT 9 0,50 1,0 1,50
FADAT 12 6,0 1,0 7,0*
* = Sem reciclo da etringita gerada
Opções de
reúsoPossíveis Aplicações
Fins
urbanos
Irrigação, lavagem de ruas, praças, veículos,
construção civil, incêndios
Fins
agrícolas e
florestais
Agricultura, cultivo florestas plantadas
Fines
ambientaisProjetos de recuperação de meio ambiente
Fins
industriaisProcessos, atividades e operações industriais
Aqüicultura Criação de peixes ou cultivo de vegetais aquáticos
Parceria LTM – COPELMI
MINERAÇÃO LTDA.
• Estudos de aumento da taxa de aplicação do
sedimentador de lamelas (adensamento dos
flocos)
• Estudos de remoção de sulfato em meio
ácido
Microgrãos de areia aprisionados nos flocos
Etapa I – Agitadores mecânicos em laboratório
Velocidade de sedimentação
Flocos sem areia 80-90 m.h-1
Flocos com areia 150-170 m.h-1
• O RGF apenas apresentou eficiência de
floculação para sistemas monodispersos
(sem areia). A adição de microareias não
resultou em aumento na velocidade de
sedimentação dos flocos e os flocos
formados são isolados dos grãos de areia.
0
400
800
1200
1600
2000
Bruta 3:1 7:1 10:1
Coagulant:Sulphate ratio (g.g-1
)
Su
lfato f
inal, m
g.L
-1Solução sintética sulfato
DAM natural
Potabilidade de água no Brasil
A avaliação econômica do novo processo em
meio ácido está em andamento
Publicações associadas•Treatment of acid mine drainage (AMD) fromcoal mines in South Brazil. Silva, R.; Rubio, J.International Journal of Coal Preparation andUtilization. p. 192 – 202, 2009.
Treatment of Acid Mine Drainage (AMD) fromCoal Mines in South Brazil. Silva, R.; Rubio, J.International Journal of Coal Preparation andUtilization, v. 29, p. 192-202, 2009.
Treatment of Acid Mine Drainage and WaterReuse: Flotation with Microbubbles versus FlocsLamelar Settling. Silva, R.; da Silveira, A. N.;Rubio, J. VI International Mineral ProcessingSeminar - Procemin2009. Santiago, Chile, p.513-522, 2009.
•Treatment of coal acid mine drainage in brazil-
recent trends. Silva Renato, Silveira Aline Nogueira
da y Rubio Jorge. XXVIII Convención Internacional
de Minería, AIMMGM AC, Veracruz, México, Anais
em CD-ROM, 2009.
Tratamento Ativo de Drenagem Ácida de Minas de
Carvão: Situação Atual e Tendências Tecnológicas.
Silva, R.; Rubio, J.. XXIII Encontro Nacional de
Tratamento de Minérios e Metalurgia Extrativa.
Gramado, RS, Brasil. v. 2, p. 381-390, ISBN: 978-
85-62689-03-1, Setembro 2009.
The Neutralization-Flocculation-Lamellar Settling
(NF-LS)process in the treatment of Acid Mine
Drainage (AMD) from Coal Mines in South Brazil.
IMWA. Nova Scotia. Canada. 2010.
Conclusões
1. Existe know how de tratamento de DAM´s por
NP-floculação-flotação ou sedimentação. As
inovações permitem tratar, e reciclar água, em
unidades compactas, com boa eficiência;
2. A capacidade de tratamento pode variar entre 5
(SL) e 9 m3/m2/h (Flotação), a custos da ordem
de 0,8 R$/m3 de DAM;
Conclusões
3. Os resultados preliminares de remoção de
sulfato em meio ácido apresentaram elevada
eficiência (> 80%) e os custos do processo estão
sendo investigados.
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