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TRATAMENTO DE DRENAGEM ÁCIDA DE MINA: EXPERIÊNCIA DA CARBONÍFERA METROPOLITANA C. T. B. MENEZES (IJ; L. S. LEAL Fº< 2 l; E. L. SANTO (ll; J. RUBlO (3); J. J. DA ROSA< 3 l; S. L. GALATT0< 4 l; G. IZIDORO (SJ (I) Universidade do Extremo Sul Catarinense. Instituto de Pesquisas Ambientais Tecnológicas- IPAT-UNESC [email protected]; [email protected]; http://www.unesc.rct-sc.br (2) Universidade de São Paulo. Departamento de Engenharia de Minas e Petróleo da Escola Politécnica- USP [email protected]; http: //www.usp.br (3) Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Laboratório de Tecnologia Mineral e Ambiental (LTM)- DEMIN-PPGEM RESUMO [email protected]; [email protected]; http://www.lapes.ufrgs.br/Laboratorios/ltm/ltm.html (4) Engenheiro Ambiental da UNESC ma ilto:[email protected]; http://www.unesc.rct-sc.br (5) Carbonífera Metropolitana S/ A. Criciúma- SC [email protected]; http://www.carboniferametropolitana.com.br A Drenagem Ácida de Mina (DAM), um dos principais problemas ambientais associados à mineração de carvão e de sulfetos metálicos, resulta da oxidação natural de espécies minerais portadoras de enxofre (no estado reduzido) quando expostas à ação combinada da água e do oxigênio, na presença ou não de bactérias oxidantes. ADAM é caracterizada por elevada acidez e altas concentrações de metais como AI, Cu, Fe, Mg, Mn e Zn, ânions (sulfato) e compostos residuais orgânicos (no caso das DAM de carvão). O desenvolvimento de técnicas avançadas para tratamento de DAM e seu potencial reúso como água de processo é de fundamental importância para a região carbonífera do Estado de Santa Catarina. O presente trabalho apresenta os resultados obtidos durante a operação de um sistema inovador de tratamento de DAM, que utiliza o processo de Flotação por Ar Dissolvido (FAD) na separação das fases. Este sistema apresenta uma elevada eficiência de remoção de metais e facilidades operacionais em termos de manuseio e disposição do lodo formado, com vantagens sobre a sedimentação em termos cinéticas, teor de sólidos no lodo formado, clarificação do efluente e facilidade de remoção dos sólidos. Os estudos realizados mostram elevados valores de remoção de poluentes como sólidos dissolvidos, suspensos e metais, de forma que o efluente se enquadra nos padrões de emissão, associado à neutralização e geração de um lodo de fácil desca11e e de água tratada. A experiência com uma unidade piloto (5 a 10 m 3 .h. 1 ) instalada na Carbonífera Metropolitana S. A., em Siderópolis-SC, permitiu a identificação dos principais parâmetros operacionais, químicos, fisicos e fisico-químicos, assim como a qualidade e o destino dos produtos. O processo inclui a precipitação de oxi-hidróxidos metálicos, a hidrofobização superficial destes agregados com coletores e a flotação via injeção de microbolhas com diâmetros entre 30 e 70 micrômetros. Os resultados são discutidos em termos dos fenômenos envolvidos, o impacto da técnica no contexto local e a otimização de parâmetros para projeto de unidades maiores e reúso de águas de processo. Os resultados obtidos pennitem concluir que, em um curto prazo, a alternativa proposta será uma tecnologia eficiente para o tratamento sustentável de DAM de carvão na região carbonífera de SC, via reúso da água e aproveitamento do lodo. Palavras-chave: DAM, carvão, tratamento de efluentes, flotação. Área Temática: Tratamento de efluentes. 599

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TRATAMENTO DE DRENAGEM ÁCIDA DE MINA:

EXPERIÊNCIA DA CARBONÍFERA METROPOLITANA

C. T. B. MENEZES (IJ; L. S. LEAL Fº<2l; E. L. SANTO (ll; J. RUBlO (3); J. J. DA ROSA<3l; S. L.

GALATT0<4l; G. IZIDORO (SJ

(I) Universidade do Extremo Sul Catarinense. Instituto de Pesquisas Ambientais Tecnológicas- IPAT-UNESC [email protected] .br; [email protected]; http://www.unesc.rct-sc.br

(2) Universidade de São Paulo. Departamento de Engenharia de Minas e Petróleo da Escola Politécnica- USP [email protected]; http://www.usp.br

(3) Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Laboratório de Tecnologia Mineral e Ambiental (LTM)­DEMIN-PPGEM

RESUMO

jrubio@ufrgs .br; [email protected]; http://www.lapes.ufrgs.br/Laboratorios/ltm/ltm.html

(4) Engenheiro Ambiental da UNESC

ma i lto:[email protected]; http://www.unesc.rct-sc.br

(5) Carbonífera Metropolitana S/ A. Criciúma- SC [email protected]; http://www.carboniferametropolitana.com.br

A Drenagem Ácida de Mina (DAM), um dos principais problemas ambientais associados à mineração de carvão e de sulfetos metálicos, resulta da oxidação natural de espécies minerais portadoras de enxofre (no estado reduzido) quando expostas à ação combinada da água e do oxigênio, na presença ou não de bactérias oxidantes. ADAM é caracterizada por elevada acidez e altas concentrações de metais como AI, Cu, Fe, Mg, Mn e Zn, ânions (sulfato) e compostos residuais orgânicos (no caso das DAM de carvão). O desenvolvimento de técnicas avançadas para tratamento de DAM e seu potencial reúso como água de processo é de fundamental importância para a região carbonífera do Estado de Santa Catarina. O presente trabalho apresenta os resultados obtidos durante a operação de um sistema inovador de tratamento de DAM, que utiliza o processo de Flotação por Ar Dissolvido (FAD) na separação das fases . Este sistema apresenta uma elevada eficiência de remoção de metais e facilidades operacionais em termos de manuseio e disposição do lodo formado, com vantagens sobre a sedimentação em termos cinéticas, teor de sólidos no lodo formado, clarificação do efluente e facilidade de remoção dos sólidos. Os estudos realizados mostram elevados valores de remoção de poluentes como sólidos dissolvidos, suspensos e metais, de forma que o efluente se enquadra nos padrões de emissão, associado à neutralização e geração de um lodo de fácil desca11e e de água tratada. A experiência com uma unidade piloto (5 a 10 m3.h.1

) instalada na Carbonífera Metropolitana S. A., em Siderópolis-SC, permitiu a identificação dos principais parâmetros operacionais, químicos, fisicos e fisico-químicos, assim como a qualidade e o destino dos produtos. O processo inclui a precipitação de oxi-hidróxidos metálicos, a hidrofobização superficial destes agregados com coletores e a flotação via injeção de microbolhas com diâmetros entre 30 e 70 micrômetros. Os resultados são discutidos em termos dos fenômenos envolvidos, o impacto da técnica no contexto local e a otimização de parâmetros para projeto de unidades maiores e reúso de águas de processo. Os resultados obtidos pennitem concluir que, em um curto prazo, a alternativa proposta será uma tecnologia eficiente para o tratamento sustentável de DAM de carvão na região carbonífera de SC, via reúso da água e aproveitamento do lodo.

Palavras-chave: DAM, carvão, tratamento de efluentes, flotação. Área Temática: Tratamento de efluentes.

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INTRODUÇÃO

A mineração, de um modo geral, tem sido fonte de severo impacto ambiental, dentre os quais, a

Drenagem Ácida de Mina (DAM), que é o resultado da oxidação natural de minerais su lfetados quando expostos

à ação combinada da água e oxigênio (Mello e Abrahão, 1998), na presença de bactérias (Singer e Stumm, 1970;

Kontopoulos, 1998). Efluentes de DAM são gerados nas frentes de lavra a céu aberto ou subterrânea, depósitos

de rejeitas e pilhas de estéreis contendo pirita (Eger, 1994; Kontopoulos, 1998, Rubio e Tesse le, 2002;

IPATIUNESC 2002a, b) e/ou marcassita (ECP, 1982; CPRM/DNPM, 1984; IPAT/UNESC 2002c, d), bacias de

decantação e pátios de annazenamento de minério beneficiado, sendo que os compostos oxidados aparecem

como crostas brancas e amareladas na superficie exposta das rochas e dos sedimentos intemperizados

(IPATIUNESC, 2001).

Os efluentes de DAM são geralmente caracterizados pelo baixo pH, elevada acidez e por conter metais

e sulfatos (Kuyuack, 1999; Shinobe e Sracek, 1997). Quando não controlada, a drenagem ácida pode fluir até os

corpos d'água adjacentes, causando mudanças substanciais no ecossistema aquático, constituindo-se em uma

fonte difusa de poluição (Motta Marques et ai., 1997). ADAM é considerada um dos problemas ambientais mais

graves associados à extração mineral, estando geralmente relacionada com as atividades de mineração de carvão,

lignita e de sul fetos polimetálicos ou de metais e minerais radioativos que tenham sul fetos associados.

A DAM é o resultado de uma série complexa de reações químicas envolvendo, segundo Kontopoulos

(1998): a) Geração de ácido sulfúrico em função da oxidação de sulfetos, cuja taxa pode ser acelerada pela ação

de microorganismos; b) Consumo do ácido pelos componentes alcalinos, resultando na precipitação de

hidróxidos metálicos e óxi-hidróxidos;

O presente trabalho resume e discute resultados da operação de neutralização seguida de flotação em

sistema piloto com capacidade para tratar 5-10 m3.h- 1 de DAM de carvão de SC (Siderópolis-SC), e mostra os

avanços do estudo iniciado em 1999, IPATIUNESC (2000; 2001, 2002e) e Menezes et ai. (2002). A unidade

emprega um processo de neutralização do efluente com óxido de cálcio (CaO), condicionamento com ácidos

graxos seguido de flotação por ar dissolvido (F AD) como etapa de separação sólido-líquido.

DESENVOL VJMENTO

No Brasil, a DAM tem comprometido seriamente a qualidade dos solos e dos recursos hídricos de

regiões próximas a minerações de carvão em Santa Catarina e, em menor grau, no Rio Grande do Sul. Em

função disso, existe hoje uma urgente necessidade de adequar tecnologias para amenizar e mesmo extinguir esse

passivo ambiental dentro de um marco de desenvolvimento sustentável.

As tecnologias de tratamento de DAM já desenvolvidas e as futuras devem enfrentar os desafios

derivados dos grandes volumes envolvidos e das elevadas concentrações de acidez (> I 000 ppm de CaC03), de

sulfatos (> 2500 ppm), de Fe (> 200 ppm), de AI (> 50 ppm), de Mn (> 20 ppm), de Zn (> 3 ppm), entre outros

metais, e de substâncias orgânicas (> 5 ppm). Dentro desse contexto, técnicas avançadas de tratamento de

efluentes líquidos desempenham um papel fundamental na gestão dos recursos hídricos visando ao reúso e à

recirculação da água tratada.

As técnicas de mitigação de drenagens ácidas devem ser aprimoradas no que diz respeito aos sistemas

preventivos- prevenção das reações que desencadeiam aDAM; e de reparação- contenção, coleta e tratamento

da DAM. Métodos de " remediação" envolvem a coleta e o tratamento das drenagens a partir de processos ativos

e passivos. Dentre as técnicas de tratamento ativo, a mais utilizada é a neutralização de DAM empregando

aditivos químicos alcalinos como cal (CaO), hidróxido de cálcio Ca(OHh, hidróxido de sódio (NaOH), calcário

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(CaC03), carbonato de sódio (NaC02) ou uma combinação destes reagentes, utilizando agitadores mecânicos

seguidos de tanques de sedimentação (USEPA, 1983; Ritcey, 1989; l.PAT/UNESC, 2001, Menezes et ai. 2002).

Já os sistemas passivos envolvem a descontaminação destas correntes em banhados ou sistemas de terras úmidas.

Nos últimos anos essa técnica vem sendo crescentemente utilizada, principalmente nos países industrializados,

como uma importante alternativa técnica com relação aos processos convencionais (Rubio e Tessele, 2002,

Brodie et ai., 1989; NoUer et al., 1994; Tyrrell et ai., 1997), embora sejam eficientes somente no tratamento de

efluentes com cargas reduzidas de contaminantes.

O sistema em operação na Carbonífera Metropolitana S.A. é do tipo ativo, no qual são realizadas a

neutralização dos efluentes com CaO, seguido da separação sólido-líquido dos precipitados e sólidos suspensos

por flotação por ar dissolvido (F AD). A adição de cal virgem (CaO) ou de cal hidratada [Ca(OH)2] são as formas

mais comuns de neutralizar águas ácidas. O aumento do pH causa a precipitação dos hidróxidos dos metais ferro,

manganês, alumjnio, chumbo e demais metais pesados presentes no meio aquoso. Entretanto esta precipitação

depende d.o pH do meio e a eficiência do processo visa a insolubilizaçào conjunta (simuLtânea) de todos ou da

maioria dos metais pesados. O ferro, por exemplo, pode existir em duas formas na DAM, como íon ferroso (não

oxidado) ou como íon férrico (oxidado). O ferro férrico (Fe31 precipita, principalmente, formando hidróxido

férrico, Fe (OH)J em valores de pH superiores a 4. O íon ferro ferroso (Fe21 inicia a precipitação em pH 8,0

formando um hidróxido azul-esverdeado (USEPA, 1983).

A F AD consiste na formação de microbolhas pela despressurização e passagem forçada de um volume

de água saturada com ar através de uma constrição do tipo venturi (Solari, 198 1; Feris et ai., 2000, Rubi o et. ai,

2001, 2002). As unidades (agregados) formadas por bolhas e particulas apresentam uma densidade aparente

menor do que o meio aquoso e, dessa forma, "flutuam" ou "flotam" até a superficie de um reator (célula de

flotação) ou interface liquido/ar, onde são removidos. Na FAD com microbolhas, <100 f.Ull, (Rodrigues e Rubio,

2003), além da adesão normal bolha-partícula, ocorrem os processos de nucleação ou precipitação do ar

dissolvido diretamente sobre a superficie das partículas, o aprisionamento das microbolhas no interior de

agregados de partículas (flocos) e o simples arraste mecânico dos flocos por parte de uma frente (leito) de

pequenas bolhas em ascensão, (Rubio et. ai, 2001). (Figura 01).

I - COLISÃO E ADEsAO

t @

Colisão bolha - partícul• Ade.!o e fonnaç4o do &naulo de cmtato

3 - AI'RJSIONAMENTO Dll BOLHAS EM FLOCOS

POf1Doçio Crcocimento da fonnoçlo da ingulo do núcleo bolhJ de oontato

4 - OIPTURA OtJAARASTE OESôuoos POfiiOLHAS

Figura 01: Fenômenos de colisão, adesão, nucleação, aprisionamento e captura de partículas e agregados por

microbolhas.

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A FAD, em sistemas diluídos (< 4 % em peso) é um dos mais econômicos e efetivos métodos de

recuperação-remoção de sólidos, óleos emulsionados, microorganismos, redução da DBO insolúvel e no

espessamento de Iodos. A crescente utilização da FAD, em todos os campos, deve-se às diversas vantagens em

relação ao processo de sedimentação (Rubio et.al, 2001, Da Rosa et.al., 2002, Rubio, 2003). Entre outras podem

ser citadas as seguintes: a) emprego de menores concentrações de coagulantes e/ou floculantes, o que reduz

custos operacionais; b) maior concentração de sólidos no produto separado (lodo) e, por conseguinte, menor

custo de desidratação do mesmo; c) alta eficiência na remoção de sólidos (elevada clarificação); d) elevada

cinética de separação e portanto menor área requerida para instalação de os equipamentos: apenas uma fração da

área ocupada pelas unidades de sedimentação para capacidades similares; e) maior eficiência na remoção de

DBO de que outros processos de separação gravitacional.

EXPERIMENTAL

O estudo foi realizado, durante o ano de 2002, via ensaios em nível de bancada e em escala piloto. O

sistema de tratamento de efluentes ácidos, instalado em Siderópolis-SC, na Estação Férrea de Embarque de

Carvão pertencente à Carbonífera Metropolitana S.A., este foi projetado/construído em parceria com a empresa

Aquaflot Industrial Ltda. e está em operação desde agosto de 2002. Durante este período, o efluente bruto e

tratado vem sendo monitorado por meio de análises químicas visando identificar variações das condições

operacionais que resultem na redução da eficiência do processo.

Após a eficiência desta alternativa fisico-quimica ter sido demonstrada, Menezes et al (2002), o estudo

teve por objetivo validar o processo em tempos longos e determinar o comportamento do Manganês em função

do pH do efluente neutralizado visando determinar as características ótimas para precipitação desse elemento.

Os ensaios foram realizados utilizando efluentes provenientes da estação de embarque de carvão e

reagentes de grau comercial. A cal hidratada foi empregada na neutralização do efluente ácido, e oleato de sódio

(hidrofobizante superficial) como coletor para tlotação.

Estudos em escala de bancada

Nos ensaios de flotação em escala bancada foi utilizada uma célula em acrílico, com capacidade para

lL, um vaso saturador em PVC com capacidade de 3 litros e uma válvula de agulha na geração das microbolhas

(Figura 02). Na etapa de neutralização foi preparada uma solução de cal hidratada diluída a 5% a partir da adição

de água destilada em um balão de l 00 mL contendo 5g de (CaO). A solução diluída foi adicionada ao efluente

ácido, de l ,O mL em I ,O mL, até a solução atingir pH 8,8.

AR

MANÓMETRO

dLULA DE FLOTAÇÀO ....--

PRODUTO -oC> FWT ADO

~ li l~-1> ~~~~~E

F igura 02. Unidade laboratorial de FAD para estudos de bancada.

Após a elevação do pH do efluente, as amostras foram submetidas a ensaios de bancada com uso da

F AD, utilizando um litro de efluente neutralizado. Em todos os ensaios foi utilizado como reagente

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hidrofobizante, o coletor oleato de sódio, bem como taxa de reciclo de 40%, com pressão de saturação (4,0

kgf/cm2) e com o tempo de condicionamento de 1,0 minuto.

Estudos contínuos na unidade da estação de tratamento

Foi utilizada uma unidade operacional com capacidade de processamento de até lO m3. b"1 (Figura 03)

composta por uma célula de 1500L; dois tanques de neutralização com capacidade de l500L cada; um vaso

saturador provido de um leito de anéis de "raschig", cuja função é aumentar a eficiência de dissolução do ar

injetado sob pressão constante em água; bombas de alimentação, reciclo e dosagem de reagentes; compressor de

ar e rotâmetros para o controle dos principais fluxos. O reciclo (água tratada) após saturação é introduzido na

célula de notação via válvula agulba.

Tanque de Ellucnte Ácido

Cal llidramda Colctor

Snrurador

Ma~erial Flotado

Filtro

Efluente 1--=.-P-- Tratado

Bomba de Reciclo

Rcsiduo Sólido

Figura 03: Fluxograma do processo de tratamento de drenagem ácida-DAM, na Carbonífera Metropolitana.

Após neutralização nos tanques, o efluente é bombeado para a célula de flotação, onde o coletor oleato

de sódio é adicionado por bomba dosadora. A célula é formada por três compartimentos: nos dois primeiros

ocorre a agregação e hidrofobização das partículas e, no terceiro, são introduzidas bolhas de ar (via saturação do

reciclo). Estas bolhas se aderem nos sólidos (precipitados + suspensos) formando agregados que ascendem à

superfície e são removidos por transbordamento. Uma fração do efluente clarificado é descartada e outra é

recirculada como fluxo do reciclo (30-40% da vazão da alimentação). O produto tlotado é separado em filtros de

areia, para posterior disposição em depósito adequado de resíduos sólidos. Estudos estão sendo efetuados

visando sua valorização e aproveitamento.

A vazão máxima adotada para este trabalho foi de 125 Umin que corresponde a uma taxa de aplicação

de 7,8 m/h. Esta vazão foi determinada basicamente pela limitação das tubulações de saída do efluente

clarificado e bombas de alimentação e reciclo. O efluente clarificado é retirado por um tubo perfurado no fundo

da célula juntamente com a fração utilizada para geração das bolhas.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os resultados dos estudos de neutralização seguida de separação sólido-líquido por FAD, realizados em

escala piloto, durante o período de agosto a outubro de 2002 são apresentados na (Tabela 1). As análises foram

realizadas no Instituto de Pesquisas Ambientais e Tecnológicas - IPATIUNESC - utilizando metodologia

descrita por (APHA, 1989). Os resultados em escala de bancada e piloto para a remoção de Fe e Mn são

analisados separadamente. Esses resultados mostram claramente a e levada eficiência do processo proposto em

termos de redução de parâmetros de qualidade da água (com exceção dos íons sulfato) e principalmente na

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remoção de íons AI e metais pesados como Ni, Zn. A concentração de outros metais como Pb, Cu e ne ânions

como sul fetos e fluoretos não foi muito significativa.

Tabela 1. Características químicas e fisico-quimicas do efluente bruto e tratado em planta FAD-Caixa de Embarque, Carbonífera Metropolitana.

Parâmetros Analisados * Limite legal Efluente bruto Efluente tratado 3,0 8,3

pH 6à9 2,8 8,8 3,0 8,0 :

1,6 0,04 I

Zinco (mg.L-1) 1,00 1,6 0,03

1,6 0,06 34 1,40

Alumínio (mg.L"1) ### 36 1,20

34 1,40 Níquel Total (mg.L·) 1,0 0,24 ND !

Chumbo Total (mg.L"1) 0,5 0,09 0,08

Cromo VI (mg.L-1) O, I 0,01 <0,01 I

I

Cobre Total (mg.L-1) 0,5 0,10 ND

0,16 ND Sulfetos (mg.L· ) 1,0 0,12 ND

Boro Total (mg.L-1) 5,0 20 <0,05

Fluoreto (mg.L"1) 10,0 1,1 1,1

fenóis (mg.L-1) 0,2 0,02 ND •

Nitrogênio Total (mg.L"') 10,0 2,2 0,47 I

1650 1717 I

Sulfatos (mg.L"1) ### 2349 2329

I 1408 1328 DBO (OS dlns) (mg.L"') 60 5 2 i

DQO(mg.L· ) ### 25 7,6 Óleos e graxas 50 1,9 1,5

* Valores máximos permitidos segundo a Legislação Ambiental de Santa Catarina - Decreto n° 14250, de 05 de junho de 1981, Art. 19 - Emissão de Efluentes Líquidos.

Os resultados das análises químicas dos ensaios realizados durante o período dos estudos em nível de

bancada - março, maio e junho de 2002 - e do monitoramento do sistema neutralização-flotação em escala

piloto - agosto a outubro de 2002- são apresentados na (Tabela 2 e na Figura 04).

Tabela 2. Tratamento de DAM de carvão por neutralização e flotação-F AD.

Parâmetros analisados (mgL·' exceto pH) Mês pll Efluente Mo Efluente Mn Efluente Fc Efluente Fe Efluente

Tratado Bruto Tratado Bruto Tratado Março 7,5 7,8 0,5 164 0,2 Maio 7,8 9,0 1,2 112 0,4 Junho 7,6 6,5 0,7 68 0,3 Agosto 8,3 6,6 0,7 67 0,8 Setembro 8,8 7,4 0,5 69 1,5 Outubro 7,9 7,4 1,5 44 0,4

Os resultados obtidos mostram uma eficiência média de remoção de 99 % dos ions Fe, e de 88 % do ion

Mn presentes originalmente nas diversas DAMs. Entretanto, mesmo com a alta taxa de remoção dos metais

citados, uma análise detalhada dos resultados demonstra que a concentração de Mn total nos efluentes ácidos

submetidos ao tratamento de neutralização-flotação só fica abaixo de 1,0 mg!L, valor limite para emissão de

Mn2+ em corpos de água segundo a Resolução CONAMA 020/86 e o Decreto Estadual 14250, quando o pH é

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superior a 8,3 (ensaios de agosto e setembro). Para valores de pH entre 7,5 e 7,9, a concentração de Mn final é

aleatória e pode ficar tanto acima (ensaios de maio e de outubro), como abaixo dos limites legais estabelecidos

(ensaios de março e junho).

12

11

lO -l

9 "M E 8 r:' 2 7 <V -o 6 o

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,------------ - ------------------------------------.200 -6-Mn Ef. Bruto -6- Mn Ef. Tratado -o- Fe Ef. Bruto ~Fe Ef. Tratado

- 180

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40

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+-~~-4---õ--~--~--+-~~~==~=-~--~--+o

Março Maio Junho A !}"JS tO Setembro Outubro

Datas de coleta (ano de 2002)

E

Figura 04- Tratamento de DAM de carvão por neutralização e FAD. Remoção de íons Mn e Fe em função do tempo.

Estes resultados estão de acordo com estudos que mostram que a taxa de oxidação do Mn não é função somente

do pH da solução, mas depende de outros fatores como o teor de oxigénio, a concentração de Fe e Mn solúvel e

de óxidos e hidróxidos desses metais, além da presença de bactérias e de outros íons em solução (Rose et ai.,

2003). Ainda, a Figura 05 mostra o diagrama de espécies para o sistema Mn 0,15 mM em função do pH do meio,

onde pode ser observado que após o pH 8,5-9 as espécies que predominam são as hidrolisadas, que

provavelmente são as de maior capacidade de adsorção, de insolubilização (precipitação) e remoção por FAD.

1Mn2+har~

1

-1 H+

I.Í -3

= Q u ~ -5 Q

...l

-7

-9

0.15 mM

2 4 6 pH

OH-

8 10 12

Figura 05. Diagrama de espéc ies para o Mn 0,15 mM (8mgL-1), em função do pH do meio.

Os resultados obtidos e os estudos já realizados por estes e outros autores permitem estabelecer os

seguintes mecanismos envolvidos na remoção dos sólidos suspensos (precipitados incluídos) e íons pelo

processo estudado:

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....

I. A precipitação de íons depende do pH e da concentração desses no meio . Esses precipitados coloidais e os

sólidos suspensos totais são removidos pelas distintas interações dessas partículas com as bolhas, de acordo

como os mecanismos descritos na (Figura I) sendo que a adesão, com formação de ângulo de contato, é o

principal deles . O oleato de sódio permite esta interação de tipo hidrofóbica aumentando ainda a cinética da

coleta (Rubio, et ai. , 200 I);

2. Na remoção dos íons os mecanismos são dois ; o primeiro via adsorção coloidal, onde os precipitados de ferro

agem como partículas adsorventes (a reação é eminentemente superficial); e o segundo é a co-precipitação

desses íons na etapa de geração dos oxi-hidróxidos, principalmente Fe (OH)3 (Rubi o et ai, 200 I e 2002).

O estudo continua com uma etapa de otimização tanto dos parâmetros químicos, físico-químicos e

operacionais do processo como da remoção de outros poluentes e contaminantes como os íons sulfato e

elementos orgânicos. O objetivo final é o reúso da água, como água de processo.

CONCLUSÕES

O tratamento do efluente ácido de mina (DAM) gerado na área da Caixa de Embarque de Carvão da

Carbonífera Metropolitana S.A. (Siderópolis-SC) via neutralização e tlotação por ar dissolvido (F AD),

apresentou uma elevada eficiência em termos de remoção de íons de metais pesados e adequação de diversos

parâmetros físico-químicos e da qualidade da água. Os melhores resultados foram a remoção completa (>99%)

dos íons Zn e Ni e do Fe e em torno de 87 % do Mn presente. Os resultados demonstraram ainda que a remoção

do Mn foi melhor para valores de pH entre 8 e 9, resultando em uma concentração residual de Mn I ,O mg/L,

atendendo à legislação vigente. Os mecanismos envolvidos na remoção dos sólidos suspensos (precipitados

incluídos) e íons de metais pesados e ânions incluem diversos micro-processos envolvendo fenômenos de

superfície, como adsorção em precipitados coloidais, adesão bolha-partícula e nucleação superficial. Os

resultados indicam que após a otimização e validação em outras DAM, o processo proposto, será uma alternativa

eficiente e sustentada, via reúso da água e aproveitamento do lodo, para o tratamento de DAM de carvão em

curto prazo na região carbonífera de se.

AGRADECIMENTOS

Aos engenheiros, técnicos e alunos responsáveis pelo levantamento de dados e a empresa Carbonífera

Metropolitana S.A. pela liberação do estudo para publicação. Agradecimentos extensivos a todas as Instituições

que fomentam a pesquisa científica e tecnológica no Brasil.

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