Universidade Federal de Ouro Preto Escola de Minas Departamento de Engenharia de MinasEngenharia Ambiental ________________________________________________________________

TRATAMENTO DE GUA NA MINERAO

Alunos: Arthur Carvalho Diego Veghini Elder Lucas Sant Anna Isabela Stopa Tamiris Seerig

Ouro Preto12 de maio de 2015

RESUMOA minerao uma atividade considerada intrinsecamente agressiva ao meio ambiente e tambm capaz de contribuir com o desenvolvimento econmico de uma nao. A preocupao em minimizar os impactos ambientais gerados pela minerao crescente, em especial aos recursos hdricos, principalmente diante do atual cenrio de escassez de gua. Mtodos de racionamento e reaproveitamento de gua na atividade mineradora, esto sendo constantemente aplicados. Por essa razo, o reaproveitamento e a descontaminao dos recursos hdricos esto sendo importantes valores das mineradoras. Dessa forma, o foco do trabalho est em apresentar os mtodos de tratamento de gua usados na minerao.Palavras-chave: gua; Tratamento de gua na minerao; Contaminantes.

1. INTRODUO A Conferncia de guas das Naes Unidas, Mar del Plata, Argentina em 1977, pode ser considerada como o marco inicial das discusses em esfera mundial sobre os problemas relacionados gua potvel e condies sanitrias adequadas (NETO & TROPP, 2000). Apesar da preocupao mundial em relao aos recursos hdricos globais ter se iniciado de forma mais incisiva h cerca de 25 anos, somente em 1997 o Brasil estabeleceu polticas mais rigorosas de gesto de recursos hdricos atravs da promulgao da Lei Federal no 9.433/97 que previu a instituio do Plano Nacional de Recursos Hdricos, a outorga de Direito de Uso dos Recursos Hdricos e a criao do Sistema Nacional de Informaes sobre Recursos Hdricos, entre outras deliberaes (MMA, 2000). Em 17 de julho de 2000, foi criada a Agncia Nacional de guas (ANA) cuja atuao obedece aos fundamentos, metas, diretrizes e instrumentos da Poltica Nacional de Recursos Hdricos e deve ser articulada com rgos e entidades pblicas e privadas integrantes do Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hdricos. Como a gua um recurso estratgico para a sobrevivncia humana, a propriedade dos recursos hdricos no Brasil da Unio e dos Estados. importante ressaltar que mesmo considerando a demora na definio da legislao referente gesto de recursos hdricos, esta no tardia e exige ainda alto empenho na sua implantao e seu exerccio, o que envolve desde uma estrutura administrativa eficiente at a conscientizao e comprometimento da sociedade em geral.Tendo em vista a importncia da conservao dos recursos hdricos para a vida do ser humano e seu bem estar, este trabalho tem por finalidade apresentar, de forma sucinta, questes relacionadas gesto dos recursos hdricos, conceitos bsicos de hidrogeologia e processos tradicionais e promissores para o tratamento de guas, enfocando particularmente o setor mineral.

2. HIDROGEOLOGIAA hidrogeologia foi definida, inicialmente, como o estudo das leis da ocorrncia e movimento das guas subterrneas em diferentes tipos de rochas e formaes. Atualmente, a hidrogeologia preocupa-se tambm com o aproveitamento que o homem pode dar a esses aquferos. Tendo em vista a importncia dos fundamentos dessa cincia para uma melhor compreenso da origem e da natureza dos recursos hdricos, alguns conceitos bsicos so apresentados a seguir.Segundo Caicedo (1995), a origem da gua subterrnea encontra-se no ciclo hidrolgico. Os fatores que regem esse ciclo so a ao da gravidade, tipo de densidade da cobertura vegetal para o solo e o subsolo e os fatores climticos para a atmosfera e superfcies lquidas. Os principais processos que ocorrem em um ciclo hidrolgico mostrados na Figura 1, so: Evaporao (E) molculas de gua da superfcie lquida ou da umidade do solo passam do estado lquido para vapor; Evapotranspirao (ET) perda de gua pelas plantas para a atmosfera; Infiltrao (I) absoro da gua precipitada pelo solo; Deflvio (R) fluxo da gua da chuva precipitada na superfcie da Terra, por ao da gravidade nos leitos dos rios.Figura 1 - Representao esquemtica do ciclo hidrolgico (adaptado de MANOEL FILHO, 1997).

Segundo Custodio (2000), existem vantagens na utilizao da gua subterrnea como fonte de gua doce em relao gua superficial, as principais so: No h necessidade de construo de locais para armazenamento nem de sistemas de distribuio, tendo em vista sua ocorrncia em reas extensas ao longo das quais pode-se ter acesso atravs de poos; A regularizao do fluxo subterrneo menos onerosa e h menor influncia das variaes climticas; Maior dificuldade de contaminao fsica ou biolgica.De um modo geral, a gua subterrnea no contm oxignio dissolvido. No entanto, pode existir a presena de , Fe, Mn, e algumas zonas de agricultura a presena de nitratos e alguns pesticidas. Durante a infiltrao, sob a ao de adeso entre partculas, uma parte da gua fica presa nas regies mais prximas da superfcie do solo, formando a zona no saturada. A outra parte, com a ao da gravidade, alcana as zonas mais profundas do subsolo, constituindo a zona saturada. A zona no saturada, tambm conhecida como zona de aerao ou vadosa, a parte do solo que, em alguns espaos, est preenchida pela gua.Nesses espaos, pequenas quantidades de gua se espalham de maneira uniforme, e suas molculas se aderem s superfcies dos gros do solo. Nessa zona encontra-se a zona de umidade do solo (parte mais superficial), a zona intermediaria (brejos e alagadios, onde h uma intensa evaporao da gua subterrnea) e a franja de capilaridade (regio mais prxima ao nvel dgua do lenol fretico).

ADICIONAR ESQUEMA OU FIGURA!!!!!! LDER

A regio da zona saturada est abaixo da zona no saturada, onde os poros ou fraturas da rocha esto totalmente preenchidos por gua, atingindo esta zona por causa da gravidade at alcanar uma profundidade limite, onde as rochas esto to saturadas que a gua no pode mais penetrar. Aqui, a gua corresponde ao excedente da zona no saturada que se move de forma lenta formando o manancial subterrneo. Uma parcela dessa gua ir desaguar na superfcie dos terrenos, formando as fontes e olhos de gua. A outra parte forma o caudal basal que desgua nos rios, perenizando-os durante os perodos de estiagem.FAZER A CORRELAO ENTRE ESSAS AGUAS E SEUS USOS/ INTERVENOES NA MINERAO!!!!!! LDER

3. TRATAMENTO DE GUAS DE LAVRA E DO PROCESSAMENTO MINERALAs operaes de lavra e beneficiamento mineral geralmente envolvem grandes volumes de gua, associadas a inmeras possibilidades de contaminao do meio ambiente atravs do transporte de contaminantes. Uma outra forma comum de contaminao do ambiente a drenagem cida que resultante da oxidao natural de minerais sulfetados que ocorre quando no processo de minerao estes so expostos ao ar ou a gua.A gua proveniente da etapa de lavra pode seguir dois destinos, ir para a barragem de rejeitos ou para a etapa subsequente, que o processamento mineral mas, independentemente desse destino, a gua deve passar previamente por um processo de descontaminao.COMO ASSIM????? EXPLICAR MELHOR!!!!! DIEGO E PREGUToda tcnica de tratamento de gua na minerao envolve duas etapas, uma a remoo de contaminantes e outra a separao slido/liquido. Essas etapas podem ser classificadas como mtodos ativos, que requerem entrada de energia e produtos qumicos no processo, e mtodos passivos que utilizam apenas de processos naturais como a gravidade, o plantio de arvores ou a ao de bactrias.Os mtodos de tratamento envolvem:3.1. Remoo de contaminantesOs mtodos de remoo de contaminantes podem ser por adsoro, coagulao, floculao, precipitao, extrao por solventes e precipitao inica, e biotecnologia. 3.1.1. Adsoro por carvo ativadoA adsoro de vrios componentes orgnicos e inorgnicos dissolvidos na gua usando carvo ativado baseia-se na adeso desses compostos na superfcie de um gro de carvo poroso (alta superfcie especfica) ou na sua reteno fsica dentro desses poros, a Figura 2 mostra esquematicamente esse processo. O material adsorvido pode ser removido sempre que necessrio, permitindo a reutilizao do carvo regenerado durante alguns ciclos de operao (OLIVEIRA, 2001). Os compostos contaminantes presentes na agua como os nitrogenados, os de enxofre e hidrocarbonetos reagem com o carvo e so convertidos em amnia, sulfatos e gs carbnico respectivamente. A tcnica no a mais comum, mas j foi utilizada na remoo de aminas e cidos em larga escala. EXEMPLIFICAR COM UMA MINA QUE USOU ISSO!!!! DIEGO E PREGU!!

Figura 2 - Esquema de adsoro por carvo ativado (NATURALTEC, 2015)3.1.2. Resinas de troca inica As resinas de troca inica so produtos sintticos, que promovem a purificao da gua a nvel qumico, com troca de ons contaminantes por ons inertes soluo. Quando colocadas na gua, estas resinas liberaram ons sdio ou hidrognio (resinas catinicas) ou hidroxila (resinas aninicas) e captam desta mesma gua, respectivamente, ctions e nions, responsveis por seu teor de slidos dissolvidos, indesejveis a muitos processos industriais (SAKAI, 2012). Testando a resina inica em um processo de remoo de mercrio, Monteagudo & Ortiz (2000), obtiveram uma reduo na concentrao de 90 ppm para 34ppb, que um valor adequado aos limites da legislao atual. A resina se mostrou um mtodo eficaz e podendo ser amplamente empregado, j que pode ser utilizado em uma faixa de pH 1 ao 12 e insolvel a maioria dos solventes.

Figura 3 Resinas de troca inica (NATURALTEC, 2015)

3.1.3. Coagulao, floculao e precipitao.O termo coagulao aplica-se usualmente desestabilizao das partculas coloidais para formao do pequenos agregados designados por cogulos, j a floculao refere-se ao passo em que as partculas se vo juntar para formar agregados de maiores dimenses que se designam por flocos e que so mais fceis de separar da fase lquida.Coagulao e floculao so processos semelhantes, sendo a coagulao feita em ambientes de forte agitao e a floculao em ambientes menos turbulentos. Dentel (1991), fez uma reviso bastante completa sobre a necessidade de otimizao da dosagem de coagulante no tratamento de guas em consequncia de leis cada vez mais severas relacionadas ao controle da qualidade da gua. Contudo, outros objetivos so igualmente importantes no controle da quantidade de coagulante adicionado em processos de purificao de guas, tais como: Aumentar a produo de gua mantendo sua qualidade; Reduzir os custos operacionais (retrolavagem ou manuseio da lama) e de reagentes qumicos; Melhorar as propriedades da lama formada ou diminuir seu volume para facilitar seu manuseio.De acordo com Oliveira (2001), o processo de precipitao combinado remoo de slidos suspensos, com a cal agindo como coagulante. Esse reagente tambm pode ser usado no controle de pH quando coagulantes cidos como os sais de Al e Fe so utilizados, no entanto seu efeito nos mecanismos de coagulao no so muito bem conhecidos.A Figura 4 demonstra o esquema de tratamento de gua que aplicado para consumo residencial, sendo semelhante ao que ocorre no tratamento de gua na minerao, onde a maioria das empresas de minerao aplicam esse tratamento nas guas utilizadas no processo de beneficiamento, a exemplo tem-se a Vale S.A que possui ETA (estao de tratamento de gua) em suas instalaes industriais.

Figura 4 Esquema simplificado de tratamento de gua (LEMBO, 2000).

3.1.4. Extrao por solvente e precipitao inicaO processo de extrao por solvente e precipitao inica, consiste na adio de solventes orgnicos insolveis que podem se comportar como ction ou nion, de acordo com o material contaminante que se deseja retirar.Segundo Oliveira (2001), a emulso formada pelo solvente orgnico mais leve fisicamente separada e novamente colocada em contato com uma soluo aquosa, chamada de soluo de lavagem. Este tratamento ajuda a remover impurezas que so geralmente extradas com o metal de interesse. Para o tratamento de guas, essa etapa de lavagem, bem como a de re-extrao s se justificam quando h o interesse econmico da recuperao seletiva de um determinado on metlico.Aps o fim do processo, o solvente pode ser regenerado e utilizado novamente como mostra a Figura 5.

Figura 5 - Fluxograma geral do processo de extrao por solvente (HANSEN & DAVIES,1994).3.1.5. BiotecnologiaO processo de biotecnologia pode ser divido em dois grandes grupos: tratamento ativo e tratamento passivo. O tratamento ativo atravs da atividade metablica de espcies biolgicas com o intuito de remover poluentes, enquanto o tratamento passivo utiliza das espcies biolgicas em condies naturais. O tratamento ativo procura maximizar a taxa de remoo do poluente pela otimizao da atividade metablica das espcies biolgicas envolvidas, enquanto que o tratamento passivo se utiliza da atividade das espcies biolgicas em condies naturais. Cabe ressaltar que o tratamento ativo requer infraestrutura, pessoal, controle de processo e manuteno da mesma forma que uma unidade de tratamento convencional e o tratamento passivo necessita somente de controles bsicos, manuteno e monitoramento peridicos. No caso do tratamento passivo para remoes de contaminantes, incluem-se processos de precipitao de hidrxidos em condies aerbicas, precipitao de carbonatos e sulfetos em condies anaerbicas, filtrao de material suspenso, remoo de metal em biomassas, precipitao e neutralizao de amnia gerada e adsoro e troca com plantas ou outros materiais biolgicos (GUSEK, 1995). O principal desafio dessa rea a quantidade de efluentes a serem tratados, sendo um processo que est em constante estudo.

3.2. Separao Slido-LquidoOs processos de separao slido-lquido utilizados na indstria mineral tm buscado essencialmente reduzir o volume de efluente a ser descartado, recuperar a gua utilizada no processamento mineral permitindo sua reciclagem e adequar a porcentagem de slidos na polpa para as operaes do processo. Cabe ressaltar que a unidade de separao slido-lquido pode representar cerca de 50% dos custos de capital e operacionais da maioria dos circuitos de beneficiamento (RITCEY, 1989). A eficincia desses processos est diretamente associada ao tipo de pr-tratamento da polpa, como por exemplo a floculao, que produz um material slido com caractersticas (tamanho, forma, natureza dos flocos) que podem beneficiar ou prejudicar o processo de separao. Dentre as alternativas, podem-se destacar a filtrao por membranas e flotao por ar dissolvido. 3.2.1. Filtrao por MembranaAs membranas usadas no tratamento de guas, utilizam a presso como fora motriz para a separao. Dentro dessa categoria de membranas, existem diversos tipos, sendo que cada um deles mais adequado para um determinado propsito de tratamento de gua. A microfiltrao e a ultra filtrao, que so processos a baixas presses, removem mais eficientemente partculas e microrganismos. O processo de osmose reversa dessaliniza e remove compostos orgnicos e inorgnicos sintticos e matria orgnica natural, enquanto que a nano filtrao remove ons clcio e magnsio. ESQUEMA E ONDE SO UTILIZADOS!!!!! LDERAs vantagens associadas filtrao por membranas so a produo de um menor volume de lama, que ocupa menor espao na usina, potencial de automao do processo e uma reduo considervel das unidades utilizadas em clarificao para processos que se utilizem dessas duas tcnicas de separao slido-lquido. A principal desvantagem da filtrao por membranas a possibilidade de obstruo irreversvel dos poros devido presena de slidos em suspenso, havendo a necessidade prvia de remoo desses slidos por outros mtodos (JACANGELO et all, 1998, LEE et all, 2000). COMO???? LDER3.2.2. Flotao por Ar DissolvidoDesde o incio dos anos 90, a flotao por ar dissolvido tem sido reconhecida como um processo mais eficiente e economicamente competitivo para a separao slido-lquido em relao aos processos de clarificao, assim como um pr-tratamento para a filtrao em meio granular. O mecanismo de flotao para a separao slido-lquido necessita de partculas pequenas e leves, portanto a formao de camadas de flocos grandes e densos no desejada, como seria nos processos de sedimentao. As taxas de carregamento so substancialmente maiores do que as de sedimentao, quase seis vezes mais, o tempo prvio de floculao menor e a intensidade de agitao na floculao mais elevada. Uma representao esquemtica de um sistema integrado de triplo estgio de floculao seguido de flotao por ar dissolvido apresentada na Figura 6.Ainda com o objetivo de obter-se a gua tratada dentro das especificaes exigidas pela legislao ambiental, associaes de processos como flotao por ar dissolvido e filtrao por membranas tambm tm sido investigados (ARNOLD et all, 1995).

Figura 6 - Representao esquemtica de um sistema integrado de triplo estgio de floculao seguido da flotao por ar dissolvido (FAD) (VALADE et all, 1996).

4. TRATAMENTO DE GUAS SUBTERRNEAS A metodologia de tratamento de guas subterrnea, em geral, segue os seguintes passos: Arejamento: serve para oxigenar a gua, de modo a retirar o dixido de carbono; Filtrao: utilizados filtros de areia, de modo a eliminar o Fe, Mn e possvel Desinfeco: geralmente feita atravs de uma soluo de hipoclorito de sdio (NaOCl). Este processo de tratamento indispensvel para o tratamento de guas subterrneas, uma vez que esse processo destri os microrganismos patognicos (transmissores de doenas), da gua. Mesmo que a gua no esteja contaminada sempre necessrio este tratamento, uma vez que pode existir a possvel contaminao atravs dos sistemas de aduo e de distribuio.No caso de existirem nitratos e pesticidas na gua, este so removidos atravs de tratamentos especficos.

5. CONCLUSOA partir do presente trabalho conclui se que cada vez mais a atividade de minerao busca identificar as fontes potenciais de poluio das guas e os meios pelos quais esses contaminantes podem ser transportados ao meio ambiente. Por essa razo o reaproveitamento e descontaminao dos recursos hdricos esto sendo importantes valores das mineradoras.PODE MELHORAR!!!! DIEGO E PREGU!!

6. BIBLIOGRAFIAARNOLD, S.R.; GRUBB, T.P.; HARVEY, P.J. (1995) Recentapplications of dissolved air flotation pilot studies and full scale design,Water Science Technology, 31(3-4), 327-340.CAICEDO, N.L. (1995) gua subterrnea. In: Tucci, E.M.Hidrologia Cincia e Aplicao, 2 edio, Editora da Universidade UFRGS e ABRH, 727-767.CUSTODIO, E. (2000) Effects of groundwater development on the environment, 1st Joint World Congress on Groundwater, Fortaleza, Cear.DENTEL, S.K. (1991) Coagulant control in water treatment, Critical Reviews in Environmental Control, 21(1), 41-135.HANSEN, B.R.; DAVIES, S.R.H. (1994) Review of potential technologies for the removal of dissolved components from produced water, Trans IchemE, 72(A), 176-188.JACANGELO, J.G.; CHELLAM, S.; TRUSSELL, R.R. (1998) The membrane treatment, Civil Engineering, 68(9), 42-45.LAMBO, A. (2000), Qumica realidade e contexto 2, Qumica geral manual do professor, Editora tica, Belo Horizonte MG.LEE, J.D.; LEE,S.H.; JO, M.H.; PARK, P.K.; LEE, C.H.; KWAK, J.W. (2000) Effect of coagulation on membrane filtration characteristics in coagulation-microfiltration process for water treatment, Environmental Science & Technology, 34, 3780-3788.NATURALTEC, www.naturaltec.com.br, acessado em 2015.MANOEL FILHO, J. (1997b), Ocorrncia das guas subterrneas. In: Feitosa, F. A. C.; Manoel Filho, J.Hidrogeologia Conceitos e Aplicaes, CPRM, 13-33.MMA Ministrio do Meio Ambiente (2000), http://www.mma.gov.br, Bra-sil.MONTEAGUDO, J.M.; ORTIZ, M.J. (2000) Removal of inorganic mercury from mine wate water by ion exchange, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 75, 767-772.NETO, F.; TROPP, H. (2000) Water supply and sanitation services for all: global progress during the 1990s, National Resources Forum, 24, 225-235.OLIVEIRA, A. P. A.(2001) Recursos hdricos e tratamento de guas na minerao. Rio de Janeiro: CETEM/MCT, 2001.RITCEY, G.M. (1989) Tailings Management Problems and Solutions in the Mining Industry, Elsevier Science Publishers B.V., 970p.SAKAI, S., Resinas trocadoras de ons, solues a favor do tratamento de gua e efluentes, Revista TAE Edio N 09 - outubro/novembro de 2012 - Ano II. VALADE, M.T.; EDZWALD, J.K.; TOBIASON, J.E.; DAHLQUIST, J.; HEDBERG, T.; AMATO, T. (1996) Particle removal by flotation and filtration: pretreatment effects, Journal of the American Water Works Association, 88(12), 35-47.