Tratamento efluentes uranio - run.unl.pt ?· radionuclídeos, como ácido sulfúrico, cloretos, amónia,…

Departamento de Cincias e Engenharia do Ambiente
Tratamento de Efluentes Resultantes da Explorao de Urnio
CLUDIA DERBOVEN SEQUEIRA
Dissertao apresentada na Faculdade de Cincias e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obteno do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, Perfil Sanitria
Orientador Cientfico Prof. Doutora Leonor Miranda Monteiro do Amaral
LISBOA 2008

TRATAMENTO DE EFLUENTES RESULTANTES DA EXPLORAO DE URNIO
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AGRADECIMENTO
Agradeo minha famlia e amigos o apoio incondicional e motivao para ir mais alm.
Aos meus colegas de trabalho, agradeo a disponibilidade para a partilha de
conhecimentos. E, acima de tudo, agradeo Professora Leonor Amaral pela constante
motivao, sem a qual no teria chegado at aqui.

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iv
RESUMO
Aps um sculo de explorao mineira em Portugal, nomeadamente de componentes
radioactivos, como o urnio, rdio, polnio, entre outros, resultaram muitas minas,
escombreiras de minrio pobre e de estreis, bacias de rejeitados, eiras de efluentes e
lamas resultantes de processos de decantao de efluentes.
Por outro lado, no cenrio internacional, aposta-se na produo de energia com recurso
tecnologia nuclear. Esta situao tem vindo a aumentar o valor comercial do urnio e, em
Portugal, tm surgido interesses para retomar a explorao mineira deste elemento.
Tanto na componente de reabilitao das reas mineiras abandonadas, como na vertente
de uma futura explorao mineira de urnio, o tratamento dos efluentes resultantes dos
processos produtivos assume-se como um elemento determinante. Estes efluentes
apresentam-se muitas vezes contaminados com urnio e rdio, no entanto, apresentam
tambm outros subprodutos, representando graves impactes no ambiente em geral e,
consequentemente, acarretando problemas de sade pblica.
Neste campo, verifica-se uma grande diversidade de mtodos de tratamento para
aplicao nos efluentes gerados por esta actividade produtiva. Estes mtodos devero
ser aplicados, tendo em considerao as caractersticas dos efluentes a tratar, de modo a
dar cumprimento aos valores de descarga presentes na legislao.
De um modo geral, aplicam-se mtodos de tratamento activos durante o perodo de
produo e, aps encerramento e fase de monitorizao, so maioritariamente aplicados
processos passivos no tratamento do efluente gerado.
Os sistemas de tratamento activos abordados incluem neutralizao, precipitao (com
cloreto frrico e/ou cloreto de brio), adsoro atravs de hidrxido de magnsio
hidratado, tecnologias de membranas (nanofiltrao e osmose inversa), troca inica. Os
sistemas de tratamento passivos recorrem a leitos de macrfitas, barreiras permeveis
reactivas, barreiras biolgicas e imobilizao.
Muitas vezes verifica-se a necessidade de conjugar mais que uma tecnologia de
tratamento para a remoo dos contaminantes do efluente, de modo a cumprir o disposto
na legislao.

v
ABSTRACT
The result of radioactive mining in Portugal during one century, mainly for uranium, radium
and polonium, were several abandoned mines, low grade or sterile ore tailings, dump
basins, lakes and effluent treatment sludges.
Internationally, on the other hand, the energy production using nuclear technology as a
resource plays an important role. This fact has raised the commercial value of the uranium
and, as a consequence, the interest on the exploitation of uranium in Portugal.
In both, remediation of mining areas and uranium production, the treatment of wastewater
resulting from a diversity of processes, is of most importance. These effluents are often
contaminated with uranium and radium, but also with other subproducts, causing severe
impacts on the environmental and, consequently, on public health.
With that purpose, there are several different treatment methods that can be applied to the
effluent. These methods should be applied regarding the wastewater composition and the
discharge standards to be met.
In general, the active treatment methods are used during production phase and, after
closure and monitoring phase, the passive treatments are mostly used.
The active treatment methods include neutralization, precipitation (with iron and/or barium
chloride), adsorption through hydrated magnesium hydroxide, membrane technology
(nanofiltration or reverse osmosis), ion exchange. The passive treatment methods
comprise wetlands, reactive permeable barriers, biological barriers and immobilization.
There is often the need to combine more then one treatment technology to reach the
legislated contamination standards.

vi
NDICE
1. ENQUADRAMENTO....................................................................................................1
2. OBJECTIVOS ..............................................................................................................3
3. PRODUO DE URNIO ...........................................................................................5
3.1. Introduo ....................................................................................................................... 5
3.2. Urnio como matria-prima .......................................................................................... 8
3.3. Mtodos Produtivos................................................................................................. 10
3.3.1. Introduo............................................................................................................. 10
3.3.2. Lixiviao em pilha .............................................................................................. 11
3.3.3. Lixiviao in situ................................................................................................... 12
3.3.4. Lixiviao dos depsitos de minrio no local de extraco .......................... 14
3.3.5. Processamento do minrio em instalao fabril............................................. 14
3.4. Transferncia de Urnio para o Ambiente ............................................................... 18
4. CARACTERIZAO QUALITATIVA DOS EFLUENTES ..........................................21
5. TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO DISPONVEIS .................................................23
5.1. Introduo ..................................................................................................................... 23
5.2. Sistemas de Tratamento Activos ............................................................................... 24
5.2.1. Neutralizao ....................................................................................................... 24
5.2.2. Precipitao com cloreto frrico........................................................................ 26
5.2.3. Precipitao com cloreto de brio .................................................................... 27
5.2.4. Adsoro atravs de hidrxido de mangansio hidratado atravs de
arejamento ............................................................................................................................. 30
5.2.6. Troca Inica.......................................................................................................... 39
5.3. Sistemas de Tratamento Passivos ............................................................................ 40
5.3.1. Lagoas de Macrfitas .............................................................................................. 40
5.3.2. Barreiras permeveis reactivas ............................................................................. 43
5.3.3. Barreiras biolgicas ................................................................................................. 45
6. ANLISE SUMRIA DOS PROCESSOS DE TRATAMENTO ............................. 49
7. CONCLUSES ............................................................................................................ 55

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NDICE DE TABELAS
TABELA 1 CRONOLOGIA DA EXPLORAO MINEIRA EM PORTUGAL NO SCULO XX E
ACONTECIMENTOS IMPORTANTES INTERNACIONAIS. ........................................... 6
TABELA 2 EXEMPLOS DE LIMITES DE CONCENTRAO DE ALGUNS PARMETROS
PRESENTES EM EFLUENTES DE MINAS OU INSTALAES FABRIS DE PRODUO
DE URNIO, PARA DIFERENTES PASES. .............................................................. 8
TABELA 3 DISTRIBUIO MUNDIAL DE JAZIDAS DE URNIO E RESPECTIVA ESTIMATIVA DE
PRODUO RELATIVAMENTE AO VALOR TOTAL PRODUZIDO AT 1999.................. 9
TABELA 4 PERODO DE TEMPO DE DEGRADAO DOS RADIONUCLDEOS, EM MEIA-VIDA..... 19
TABELA 5 CARACTERSTICAS DO EFLUENTE SUBMETIDO A PROCEDIMENTOS
EXPERIMENTAIS .............................................................................................. 28
TABELA 6 ANLISE SUCINTA DAS TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO ABORDADAS. ................ 50

viii
NDICE DE FIGURAS
FIGURA 1 ESQUEMA DA APLICAO DE UM PROCESSO DE LIXIVIAO SOBRE UMA PILHA
DE MINRIO E ETAPAS POSTERIORES DE RECUPERAO DO METAL EM
SOLUO........................................................................................................ 11
FIGURA 2 ESQUEMA DO PROCESSO DE LIXIVIAO IN SITU. .............................................. 13
FIGURA 3 ESQUEMA DO PROCESSO DE PRODUO DE URNIO ATRAVS DE LIXIVIAO
CIDA ............................................................................................................. 17
FIGURA 4 COMPARAO DO PROCESSO CONVENCIONAL COM O PROCESSO DE
NEUTRALIZAO COM LAMAS DE ALTA DENSIDADE............................................ 25
FIGURA 5 DIAGRAMA DE PROCESSO DE REMOO DE CONTAMINANTES DE EFLUENTE
CIDO DE URNIO, ATRAVS DE CLORETO DE BRIO ........................................ 29
FIGURA 6 REPRESENTAO ESQUEMTICA DO FUNCIONAMENTO DE UMA MEMBRANA. ...... 32
FIGURA 7 PROCESSOS DE MEMBRANAS, TIPO E DIMENSO DAS MOLCULAS E/OU
PARTCULAS SEPARADAS E CONDIES DE PRESSO DE FUNCIONAMENTO........ 34
FIGURA 8 REPRESENTAO ESQUEMTICA DA DIFERENA DE PERMEABILIDADE ENTRE
AS MEMBRANAS DE NANOFILTRAO E OSMOSE INVERSA. ................................ 35
FIGURA 9 MDULOS DE MEMBRANAS DO PROCESSO DE OSMOSE INVERSA. ...................... 36
FIGURA 10 REPRESENTAO ESQUEMTICA DE UMA LAGOA DE MACRFITAS..................... 40
FIGURA 11 CONSTRUO DE UM LEITO DE MACRFITAS PARA ESCOAMENTO
SUBSUPERFICIAL............................................................................................. 41
FIGURA 12 FOTOGRAFIA DAS ESPCIES VEGETAIS ELEOCHARIS E NYMPHYA SP,
UTILIZADAS EM SISTEMAS DE PLANTAS AQUTICAS. .......................................... 41
FIGURA 13 DIAGRAMA ESQUEMTICO DO FUNCIONAMENTO DE UM SISTEMA DE BARREIRAS
PARA TRATAMENTO DE GUA SUBSUPERFICIAL................................................. 45
FIGURA 14 ESQUEMA DA CONSTRUO E MODO DE OPERAO DE UMA BARREIRA
BIOLGICA...................................................................................................... 46

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1
1. ENQUADRAMENTO
Os efluentes resultantes de um sculo de explorao mineira em Portugal,
nomeadamente de componentes radioactivos, como o urnio, rdio, polnio, entre outros,
representam um grave problema com repercusses na envolvente destas reas mineiras.
No entanto, de acordo com as caractersticas das rochas e os processos de extraco do
minrio, estas jazidas podem apresentar uma diversidade de outros elementos, no
radionucldeos, como cido sulfrico, cloretos, amnia, mangansio, ferro, nitratos, cobre,
vandio, etc.
Como resultado desta actividade encontram-se muitas minas, escombreiras de minrio
pobre e de estreis, bacias de rejeitados, eiras de efluentes e lamas resultantes de
processos de decantao de efluentes.
Todas estas situaes causam impactes importantes no solo, recursos hdricos, ar,
paisagem ou seja no ambiente em geral e, consequentemente, acarretam problemas de
sade pblica.
De acordo com a Lei de Bases do Ambiente, a recuperao de reas degradadas no
territrio nacional um dever fundamental do Estado. O Decreto-Lei n. 198-A/2001, de 6
de Julho, estabeleceu o regime jurdico da concesso do exerccio da actividade de
recuperao ambiental das reas mineiras degradadas, tendo atribudo Exmin
Companhia de Indstria e Servios Mineiros e Ambientais, S.A. o exclusivo daquele
servio pblico. No ano de 2005 a EDM Empresa de Desenvolvimento Mineiro, S.A.
incorporou a Exmin, sendo responsvel, em pouco mais de um ano, pela abertura de
diversos concursos para reabilitao de diversas reas mineiras no Pas, algumas delas
j a decorrer.
No panorama nacional foram exploradas cerca de 62 minas de urnio, nos concelhos de
Coimbra, Guarda, Viseu e Castelo Branco, tendo esta actividade cessado totalmente no
ano de 2001. No entanto, devido escalada de preos do urnio nos ltimos tempos,
verificou-se um interesse no ressurgimento desta actividade mineira, no ltimo ano, esse
interesse incidiu nomeadamente no jazigo de Nisa, Distrito de Portalegre. Este jazigo
representa o maior inexplorado alguma vez descoberto no territrio nacional,
representando 60% do potencial do Alto Alentejo. Como tal, tem sido objecto de interesse
por alguns investidores estrangeiros.

2
Tanto na componente de reabilitao das reas mineiras abandonadas, como na vertente
de uma futura explorao mineira de urnio, o tratamento dos efluentes resultantes dos
processos a decorrentes assume-se como um elemento determinante.
Neste campo, verifica-se uma grande diversidade de mtodos de tratamento para
aplicao nos efluentes gerados por esta actividade produtiva. Estes mtodos devero
ser aplicados, tendo em considerao as caractersticas dos efluentes a tratar, de modo a
dar cumprimento aos valores de descarga presentes na legislao.
As metodologias aplicadas gesto dos efluentes do processo produtivo de urnio, ainda
no se encontram estabilizadas, verificando-se actualmente o desenvolvimento de
inmeros estudos, nomeadamente em organismos internacionais ligados produo de
energia nuclear, de modo a tornar os processo de gesto e tratamento o mais eficientes
possveis, tanto a nvel de cumprimento de descargas, como a nvel econmico.

3
2. OBJECTIVOS
Tendo em considerao a situao em Portugal do sector mineiro, tanto no que diz
respeito a reas mineiras abandonadas como numa eventual futura explorao de urnio,
torna-se importante abordar o assunto do tratamento dos efluentes da resultantes.
A Agncia Internacional de Energia Atmica (IAEA), sedeada na ustria, um dos
principais investigadores nesta rea, tendo j diver...

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