nbr 14062 - 1998 - arsenio - processos de remocao em efluentes de mineracao

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ABNT-AssociaçãoBrasileira deNormas Técnicas

NBR 14062ABR 1998

Arsênio - Processos de remoção emefluentes de mineração

SumárioPrefácio1 Objetivo2 Referências normativas3 Definições4 RequisitosANEXOSA Processos de remoção de arsênioB Descrição dos processos de remoção de arsênioC Bibliografia

Prefácio

A ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - é oFórum Nacional de Normalização. As Normas Brasileiras,cujo conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasi-leiros (CB) e dos Organismos de Normalização Setorial(ONS), são elaboradas por Comissões de Estudo (CE),formadas por representantes dos setores envolvidos,delas fazendo parte: produtores, consumidores e neutros(universidades, laboratórios e outros).

Os Projetos de Norma Brasileira, elaborados no âmbitodos CB e ONS, circulam para Votação Nacional entre osassociados da ABNT e demais interessados.

Os anexos A, B e C são de caráter informativo.

1 Objetivo

Esta Norma especifica as características dos processosde remoção de arsênio, visando fornecer subsídios à ela-boração de projetos de tratamento de efluentes de minera-

ção, atendendo aos padrões legais vigentes, condiçõesde saúde ocupacional, segurança, operacionalidade, eco-nomicidade, abandono e minimização dos impactos aomeio ambiente.

2 Referências normativas

As normas relacionadas a seguir contêm disposições que,ao serem citadas neste texto, constituem prescrições paraesta Norma. As edições indicadas estavam em vigor nomomento desta publicação. Como toda norma está sujeitaa revisão, recomenda-se àqueles que realizam acordoscom base nesta que verifiquem a conveniência de seusarem as edições mais recentes das normas citadas aseguir. A ABNT possui a informação da normas em vigorem um dado momento.

NBR 10157:1987 - Aterros de resíduos perigosos -Critérios para projeto, construção e operação - Proce-dimento

NBR 13028:1993 - Elaboração e apresentação deprojeto de disposição de rejeitos de beneficiamento,em barramento, em mineração - Procedimento

3 Definições

Para os efeitos desta Norma, aplicam-se as seguintesdefinições.

3.1 adsorção: Retenção superficial de moléculas por umadsorvente, podendo este fenômeno ser essencialmentefísico ou químico.

Palavras-chave: Arsênio. Tratamento de efluentes.Mineração. Meio ambiente

7 páginas

Origem: Projeto 01:602.07-006:1997CEET - Comissão de Estudo Especial Temporária de Meio AmbienteCE-01:602.07 - Comissão de Estudo de Poluição das Águas na MineraçãoNBR 14062 - Arsenic - Removal processes in mining effluentsDescriptors: Arsenic. Treatment of effluents. Mining environmentVálida a partir de 01.06.1998

2 NBR 14062:1998

3.2 adsorvente: Material sólido na superfície do qualocorre a adsorção.

3.3 arsênio: Elemento químico semimetálico, do gru-po VA, sólido, quebradiço, com brilho metálico, não abun-dante, encontrado principalmente na forma de óxidos esulfetos.

3.4 arsenato: Ânion de arsênio, de estado de oxidação5, com fórmula química AsO .4

3−

3.5 arsenito: Ânion de arsênio, de estado de oxidação 3,com fórmula química AsO .2

−

3.6 extração por solvente: Processo de purificação desoluções baseado na transferência de massa entre duasfases líquidas e imiscíveis.

3.7 flotação: Processo físico-químico de concentração,baseado nas propriedades das interfaces.

3.8 precipitação química: Precipitação induzida pelaadição de reagentes químicos, formando compostos debaixa solubilidade.

3.9 reação de oxi-redução: Reação química onde ocorretransferência de elétrons, ou seja, um átomo, moléculaou íon cede elétrons, enquanto o outro (átomo, moléculaou íon ) recebe elétrons.

3.10 troca iônica: Procedimento de intercâmbio entreíons presentes em fases homogêneas e/ou heterogêneas.

3.11 vala arsenical: Cava impermeável para disposiçãodas lamas arsenicais.

4 Requisitos

4.1 Esta seção trata das recomendações e condicionan-tes específicos de caráter orientativo, visando atenderaos objetivos desta Norma. Na elaboração e implantaçãodo projeto de tratamento de efluentes objetivando aremoção do arsênio, devem ser atendidos os padrões de

arsênio estabelecidos na legislação ambiental para lança-mento de efluentes e de qualidade de água, e observa-dos os seguintes condicionantes à escolha do métodode tratamento:

a) composição química do efluente que devem sercaracterizados quali-quantitativamente;

b) restrições técnicas e potencial de aplicação dosprocesso de remoção do arsênio;

c) área disponível para implantação do sistema detratamento, incluindo as valas arsenicais e barramen-tos, onde devem ser observadas as NBR 10157 e

NBR 13028;

d) necessidade de implantação de sistema demonitorização do efluente final, água subterrânea edo corpo receptor a jusante do sistema de tratamen-to, a fim de verificar a eficiência do processo adotadoquanto à obtenção dos padrões de lançamento e dequalidade de água previsto na legislação.

4.2 A tabela A.1 aborda os processos de remoção doarsênio, indicando os principais processos utilizados, comespecificação sobre:

a) forma de poluição;

b) metodologias de tratamento;

c) processos;

d) produto final;

e) eficiência do processo.

4.2.1 Os processos indicados na tabela A.1 são descritosno anexo B com as seguintes abordagens:

- descrição do processo;

- reações envolvidas;

- vantagens do processo;

- desvantagens do processo.

/ANEXO A

NBR 14062:1998 3

Anexo A (informativo)Processos de remoção do arsênio

Tabela A.1 - Processos de remoção do arsênio

Forma de Metodologias Processos Produto final Eficiência dopoluição de tratamento processo

Precipitação com sulfato ferroso FeAsO4 > 99

Precipitação sob pressão FeAsO4 > 99

Precipitação com leite de cal Ca3(AsO4)2 > 95

Físico-química Flotação de precipitados* FeAsO4 > 99

arsênio Extração por solventes*

Troca iônica*

Eletrolítico*

Natural Biológico* FeAsO4

* Estes processos ainda não apresentam aplicações em escala industrial.

/ANEXO B

Efluenteslíquidoscontendo

4 NBR 14062:1998

Anexo B (informativo)Descrição dos processos de remoção de arsênio

B.2 Precipitação hidrotérmica - Oxidação sobpressão

B.2.1 Descrição do processo

No tratamento hidrometalúrgico de minérios refratárioscontendo ouro encapsulado em sulfetos, o arsêniopresente pode ser removido na forma estável (insolúvel)de arsenato férrico, mediante oxidação sob pressão eposterior precipitação a altas pressões e temperaturas. Oreagente empregado é o oxigênio com pureza superior a95% v/v. Os demais reagentes são o ferro e o enxofre,constituintes do próprio minério. A reação é conduzidaem meio aquoso.

Os produtos da reação de oxidação sob pressão são oarsenato férrico, hematita, sulfatos básicos de ferro ejarositas. O ácido sulfúrico diluído também é um produtoda reação, sendo removido em uma etapa seguinte porneutralização com calcário e cal. Nesta etapa, quaisquerquantidades remanescentes de arsênio e ferro em solu-ção também são precipitadas como arsenato férrico.

A oxidação sob pressão é conduzida em autoclaves atemperaturas de 190°C a 220°C e a pressões entre1 650 kPa e 3 200 kPa, dependendo da temperatura em-pregada. As reações são exotérmicas e é necessário adi-cionar água para controlar a temperatura. A razãoestequiométrica ferro/arsênio deve ser maior que 2:1, parase garantir ótima estabilidade do arsenato férrico formado.Variáveis importantes do processo são a temperatura,concentração de ácido, pH, percentagem de sólidos,composição química, teor de sulfetos, natu-reza e quan-tidades dos componentes da ganga.

B.2.2 Reações envolvidas

B.2.2.1 Reações de oxidação

4 FeAsS + 11 O2 + 2 H2O → 4 HAsO2 + 4 FeSO4 ...............(1)

2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O → 2 FeSO4 + 2 H2SO4 ....................(2)

2 Fe7S8 + 31 O2 + 2 H2O → 14 FeSO4 + 2 H2SO4 .................(3)

FeS + 2 O2 → FeSO4 ............................................................(4)

4 FeSO4 + 2 H2SO4 + O2 → 2 Fe2 (SO4)3 + 2 H2 O...............(5)

2 HAsO2 + O2 + 2 H2O → 2 H3AsO4 ......................................(6)

B.2.2.2 Reação de precipitação

Fe2 (SO4)3 + 2 H3AsO4 → 2 FeAsO4 + 3 H2SO4.....................(1)

Fe2 (SO4)3 + 3 H2O → Fe2O3 + 3 H2SO4................................(2)

Fe2 (SO4)3 + 2 H2O → 2 Fe (OH) SO4 + 3 H2SO4 ..................(3)

Fe2 (SO)3 + 2 H2O → 2 H3OFe3 (SO4)2 (OH)6 + 3 H2SO4 ..(4)

...............................................(2)

..................................(4)..

+

......(3)

..............................(4)

B.1 Precipitação do arsênio com sulfato ferroso


O arsênio V solúvel tem sido removido de processos hi-drometalúrgicos por muitos anos, através da sua precipi-tação como arsenato férrico, co-precipitado e tambémadsorvido no hidróxido férrico. Os reagentes utilizadossão cal e sulfato ferroso na faixa de pH de 3 a 7 e razãoestequiométrica ferro/arsênio maior que 2:1, garantindomaior estabilidade do composto formado.

Durante o processo de remoção de arsênio da solução,o ar e íon ferro III são os agentes oxidantes, garantindo aoxidação do arsênio III para arsênio V e ferro II a ferro III.Os precipitados insolúveis gerados, principalmente ar-senato férrico e hidróxido férrico, podem ser separadosda solução através de processos físicos como filtração,flotação, etc.



2 FeAsS32

O 2 FeS + As O .........................(1)2 2 3(g)+ →

2 3 2 2As O +H O 2 HAsO(g)→

HAsO + 2 Fe + 2 H O 2Fe H AsO 2H 2 3+ 2 2+ 3 4+ → + +

2+ + 2 3+ 24 Fe + 4 H + O 4 Fe 2 H O→ +

B.1.2.2 Reações de precipitação

3 4 3

2 4 2 +

H AsO + Fe + 2 H O FeAsO . 2 H O + 3H ↔

3+3Fe + -3 O H Fe (OH)→

B.1.3 Vantagens do processo

- método largamente utilizado;

- tecnologia disponível;

- custo operacional baixo;

- fácil controle;

- remove metais pesados.

B.1.4 Desvantagens do processo

- necessidade de construção de valas arsenicais im-permeáveis;

- necessidade de monitoramento contínuo de águasubterrânea.

+

+ .........(1)

..............................................(2)

NBR 14062:1998 5

B.2.2.3 Reações de neutralização

H2 SO4 + CaCO3 + H2 O → CaSO4 . 2 H2O + CO2.............(1)

Fe2 (SO4)3 + 2 H3AsO4 + 3 CaCO3 + 3 H2O → 2 FeAsO4

+ 3 CaSO4 . 2 H2O + 3 CO2. ..................................................(2)

Fe2 (SO4)3 + 3 CaCO3 + 9 H2O → 2 Fe (OH)3 + 3 CaSO4 .2 H2O + 3 CO2. .........................................................................(3)

FeSO4 + CaCO3 + 3 H2O → Fe (OH)2 + CaSO4 . 2 H2O+ CO2.........................................................................................(4)


- produto altamente estável;

- processo recicla água;

- metais pesados, se existentes no minério, são tam-bém precipitados de forma estável.


- custo elevado dos reagentes;

- elevado custo de manutenção;

- necessidade de mão-de-obra qualificada;

- investimento inicial alto (autoclaves e planta deoxigênio).

B.3 Precipitação hidrotérmica - Oxidação biológica


No tratamento hidrometalúrgico de minérios refratárioscontendo ouro encapsulado em sulfetos, o arsênio pre-sente pode ser removido na forma estável (insolúvel) dearsenato férrico, mediante oxidação biológica e preci-pitação à pressão ambiente e médias temperaturas. Osreagentes empregados são o oxigênio atmosférico (arcomprimido), ácido sulfúrico e adubos químicos. Os de-mais reagentes são o ferro e o enxofre, constituintes dopróprio minério. A reação é conduzida em meio aquoso.

Os produtos da reação da oxidação biológica são o arse-nato férrico, hematita, sulfatos básicos de ferro e jarositas.O ácido sulfúrico diluído também é um produto da reação,sendo removido em uma etapa seguinte por neutralizaçãocom calcário e cal. Nesta etapa, quaisquer quantidadesremanescentes de arsênio e ferro em solução tambémsão precipitadas como arsenato férrico.

A oxidação biológica é conduzida em reatores abertos atemperaturas entre 40°C e 43°C, pH entre 1,2 a 1,5 àpressão atmosférica. As reações são exotérmicas e énecessário o controle de temperatura. A razão estequiomé-trica ferro/arsênio deve ser maior que 2:1, para se garantirótima estabilidade do arsenato férrico formado. Variáveisimportantes do processo são a temperatura, concentra-ção de ácido, pH, percentagem de sólidos, composiçãoquímica e tempo de residência.



4 FeAsS + 11 O2 + 2 H2O → 4 HAsO2 + 4 FeSO4................(1)

2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O → 2 FeSO4 + 2 H2SO4.......................(2)

2 Fe7S8 + 31 O2 + 2 H2O → 14 FeSO4 + 2 H2SO4................(3)

FeS + 2 O2 → FeSO4 ............................................................(4)

4 FeSO4 + 2 H2SO4 + O2 → 2 Fe2 (SO4)3 + 2 H2O..............(5)

2 HAsO2 + O2 + 2 H2O → 2 H3 AsO4 .....................................(6)

B.3.2.2 Reação de precipitação

Fe2 (SO4)3 + 2 H3AsO4 → 2 FeAsO4 + 3 H2SO4.....................(1)

Fe2 (SO4)3 + 3 H2O → Fe2 O3 + 3 H2SO4................................(2)

Fe2 (SO4)3 + 2 H2O → 2 Fe (OH) SO4 + 3 H2SO.................(3)

Fe2 (SO)3 + 2 H2O → 2 H3OFe3(SO4)2 (OH)6 + 3 H2SO4 ...................................................................................................(4)

B.3.2.3 Reações de neutralização

H2SO4 + CaCO3+ H2O → CaSO4 . 2 H2O + CO2 .................(1)

Fe2 (SO4)3 + 2 H3AsO4 + 3 CaCO3 + 3 H2O → 2 FeAsO4

+ 3 CaSO4 . 2 H2O + 3 CO2 ......................................................(2)

Fe2 (SO4)3 + 3 CaCO3 + 9 H2O → 2 Fe (OH)3 + 3 CaSO4 .2 H2O + 3 CO2.........................................................................(3)

FeSO4 + CaCO3 + 3 H2O → Fe (OH)2 + CaSO4 . 2 H2O+ CO2 .. .....................................................................................(4)


- produto altamente estável;

- utilização reduzida de mão-de-obra;

- remove metais pesados;

- baixo custo de manutenção e operações.


- elevado custo de energia elétrica;

- necessidade de mão-de-obra qualificada;

- investimento inicial alto;

- controle fino das variáveis do processo.

B.4 Precipitação de arsênio com leite de cal


O arsênio solúvel é oxidado a arsenato por meio de injeçãode ar e precipitado na forma de arsenato de cálcio, emmeio alcalino, com pH acima de 11, mediante a dosagemde leite de cal nos reatores.

6 NBR 14062:1998

O processo depende da presença do arsênio na formade arsenato e a eficiência também está ligada ao altovalor de pH na solução.

A lama espessada é transferida para o sistema de fil-tragem e armazenada em valas arsenicais.

A solução com o arsenato solúvel remanescente do pro-cesso é condicionada e submetida a tratamento adicionalcom utilização do sulfato ferroso para remoção de arsênio.



2 FeAsS + O2 → 2 FeS + As2O3 (g) ................................(1)

As2O3 (g) + H2O → H + 2 HAsO2............................................(2)

4 Fe2+ + 4 H+ + O2 → 4 Fe3+ + H2O ....................................(3)

B.4.2.2 Reações de precipitação

2 AsO43- + 3 Ca2 +

→ Ca3 (AsO4)2 ....................................(1)

H3 AsO4 + Fe3 + + 2 H2O → FeAsO4 . 2 H2O + 3 H+.......(2)


- método largamente utilizado;

- tecnologia disponível;

- remove metais pesados;

- baixo custo de reagentes.


- necessita de monitoramento contínuo de águasubterrânea;

- o arsenato de cálcio é menos estável do que oarsenato férrico;

- apresenta incrustações de carbonato de cálcio esulfato de cálcio.

ANEXO C

23

NBR 14062:1998 7

Anexo C (informativo)Bibliografia

Constituições: Federal, Estaduais e Leis Orgânicas Muni-cipais

Código de Mineração, Regulamento e Normas Regula-mentares de Mineração

Código de Águas

Leis, Deliberações Normativas, Resoluções e Portariasda Legislação Ambiental e de Recursos Hídricos, nosníveis Federal, Estadual e Municipal

Resoluções 001/86 e 20/86 do CONAMA - ConselhoNacional do Meio Ambiente

E. KRAUSE and V. A.ETTEL. Ferric arsenate compounds:are they environmentally safe ? Solubilities of basis ferricarsenates

P. M. SWASH and A.J. MONHEMINS. Hidrothermalprecipitation from aqueous solutions containing iron III,arsenate and sulfate

R. G. ROBINS. The stability of arsenic V and arsenics III

G. H. KHOE. The stability of iron arsenate compounds

R. G. ROBINS. Arsenic hydrometallurgy

D. LAGUITTON. Waste Waters: Basic chemistry of thelime additin method

J.K. MAC LEAN. Effluent treatment circuit - Cuiabá Project

NBR 9896:1993 - Glossário de poluição das águas - Ter-minologia

NBR 9897:1987 - Planejamento de amostragem de eflu-entes líquidos e corpos receptores - Procedimento

NBR 9898:1987 - Preservação e técnicas de amostragemde efluentes líquidos e corpos receptores - Procedimento

NBR 12649:1992 - Caracterização de cargas poluidorasna mineração - Procedimento

nbr 14062 - 1998 - arsenio - processos de remocao em efluentes de mineracao

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