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

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<ul><li><p>Departamento de Cincias e Engenharia do Ambiente </p><p>Tratamento de Efluentes Resultantes da Explorao de Urnio </p><p>CLUDIA DERBOVEN SEQUEIRA </p><p>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 </p><p>Orientador Cientfico Prof. Doutora Leonor Miranda Monteiro do Amaral </p><p>LISBOA 2008 </p></li><li><p>TRATAMENTO DE EFLUENTES RESULTANTES DA EXPLORAO DE URNIO </p><p> i</p></li><li><p>TRATAMENTO DE EFLUENTES RESULTANTES DA EXPLORAO DE URNIO </p><p> ii</p><p>AGRADECIMENTO </p><p>Agradeo minha famlia e amigos o apoio incondicional e motivao para ir mais alm. </p><p>Aos meus colegas de trabalho, agradeo a disponibilidade para a partilha de </p><p>conhecimentos. E, acima de tudo, agradeo Professora Leonor Amaral pela constante </p><p>motivao, sem a qual no teria chegado at aqui. </p></li><li><p>TRATAMENTO DE EFLUENTES RESULTANTES DA EXPLORAO DE URNIO </p><p> iii</p></li><li><p>TRATAMENTO DE EFLUENTES RESULTANTES DA EXPLORAO DE URNIO </p><p> iv</p><p>RESUMO </p><p>Aps um sculo de explorao mineira em Portugal, nomeadamente de componentes </p><p>radioactivos, como o urnio, rdio, polnio, entre outros, resultaram muitas minas, </p><p>escombreiras de minrio pobre e de estreis, bacias de rejeitados, eiras de efluentes e </p><p>lamas resultantes de processos de decantao de efluentes. </p><p>Por outro lado, no cenrio internacional, aposta-se na produo de energia com recurso </p><p>tecnologia nuclear. Esta situao tem vindo a aumentar o valor comercial do urnio e, em </p><p>Portugal, tm surgido interesses para retomar a explorao mineira deste elemento. </p><p>Tanto na componente de reabilitao das reas mineiras abandonadas, como na vertente </p><p>de uma futura explorao mineira de urnio, o tratamento dos efluentes resultantes dos </p><p>processos produtivos assume-se como um elemento determinante. Estes efluentes </p><p>apresentam-se muitas vezes contaminados com urnio e rdio, no entanto, apresentam </p><p>tambm outros subprodutos, representando graves impactes no ambiente em geral e, </p><p>consequentemente, acarretando problemas de sade pblica. </p><p>Neste campo, verifica-se uma grande diversidade de mtodos de tratamento para </p><p>aplicao nos efluentes gerados por esta actividade produtiva. Estes mtodos devero </p><p>ser aplicados, tendo em considerao as caractersticas dos efluentes a tratar, de modo a </p><p>dar cumprimento aos valores de descarga presentes na legislao. </p><p>De um modo geral, aplicam-se mtodos de tratamento activos durante o perodo de </p><p>produo e, aps encerramento e fase de monitorizao, so maioritariamente aplicados </p><p>processos passivos no tratamento do efluente gerado. </p><p>Os sistemas de tratamento activos abordados incluem neutralizao, precipitao (com </p><p>cloreto frrico e/ou cloreto de brio), adsoro atravs de hidrxido de magnsio </p><p>hidratado, tecnologias de membranas (nanofiltrao e osmose inversa), troca inica. Os </p><p>sistemas de tratamento passivos recorrem a leitos de macrfitas, barreiras permeveis </p><p>reactivas, barreiras biolgicas e imobilizao. </p><p>Muitas vezes verifica-se a necessidade de conjugar mais que uma tecnologia de </p><p>tratamento para a remoo dos contaminantes do efluente, de modo a cumprir o disposto </p><p>na legislao. </p></li><li><p>TRATAMENTO DE EFLUENTES RESULTANTES DA EXPLORAO DE URNIO </p><p> v</p><p>ABSTRACT </p><p>The result of radioactive mining in Portugal during one century, mainly for uranium, radium </p><p>and polonium, were several abandoned mines, low grade or sterile ore tailings, dump </p><p>basins, lakes and effluent treatment sludges. </p><p>Internationally, on the other hand, the energy production using nuclear technology as a </p><p>resource plays an important role. This fact has raised the commercial value of the uranium </p><p>and, as a consequence, the interest on the exploitation of uranium in Portugal. </p><p>In both, remediation of mining areas and uranium production, the treatment of wastewater </p><p>resulting from a diversity of processes, is of most importance. These effluents are often </p><p>contaminated with uranium and radium, but also with other subproducts, causing severe </p><p>impacts on the environmental and, consequently, on public health. </p><p>With that purpose, there are several different treatment methods that can be applied to the </p><p>effluent. These methods should be applied regarding the wastewater composition and the </p><p>discharge standards to be met. </p><p>In general, the active treatment methods are used during production phase and, after </p><p>closure and monitoring phase, the passive treatments are mostly used. </p><p>The active treatment methods include neutralization, precipitation (with iron and/or barium </p><p>chloride), adsorption through hydrated magnesium hydroxide, membrane technology </p><p>(nanofiltration or reverse osmosis), ion exchange. The passive treatment methods </p><p>comprise wetlands, reactive permeable barriers, biological barriers and immobilization. </p><p> There is often the need to combine more then one treatment technology to reach the </p><p>legislated contamination standards. </p></li><li><p>TRATAMENTO DE EFLUENTES RESULTANTES DA EXPLORAO DE URNIO </p><p> vi</p><p>NDICE </p><p>1. ENQUADRAMENTO....................................................................................................1 </p><p>2. OBJECTIVOS ..............................................................................................................3 </p><p>3. PRODUO DE URNIO ...........................................................................................5 </p><p>3.1. Introduo ....................................................................................................................... 5 </p><p>3.2. Urnio como matria-prima .......................................................................................... 8 </p><p>3.3. Mtodos Produtivos................................................................................................. 10 </p><p>3.3.1. Introduo............................................................................................................. 10 </p><p>3.3.2. Lixiviao em pilha .............................................................................................. 11 </p><p>3.3.3. Lixiviao in situ................................................................................................... 12 </p><p>3.3.4. Lixiviao dos depsitos de minrio no local de extraco .......................... 14 </p><p>3.3.5. Processamento do minrio em instalao fabril............................................. 14 </p><p>3.4. Transferncia de Urnio para o Ambiente ............................................................... 18 </p><p>4. CARACTERIZAO QUALITATIVA DOS EFLUENTES ..........................................21 </p><p>5. TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO DISPONVEIS .................................................23 </p><p>5.1. Introduo ..................................................................................................................... 23 </p><p>5.2. Sistemas de Tratamento Activos ............................................................................... 24 </p><p>5.2.1. Neutralizao ....................................................................................................... 24 </p><p>5.2.2. Precipitao com cloreto frrico........................................................................ 26 </p><p>5.2.3. Precipitao com cloreto de brio .................................................................... 27 </p><p>5.2.4. Adsoro atravs de hidrxido de mangansio hidratado atravs de </p><p>arejamento ............................................................................................................................. 30 </p><p>5.2.6. Troca Inica.......................................................................................................... 39 </p><p>5.3. Sistemas de Tratamento Passivos ............................................................................ 40 </p><p>5.3.1. Lagoas de Macrfitas .............................................................................................. 40 </p><p>5.3.2. Barreiras permeveis reactivas ............................................................................. 43 </p><p>5.3.3. Barreiras biolgicas ................................................................................................. 45 </p><p>6. ANLISE SUMRIA DOS PROCESSOS DE TRATAMENTO ............................. 49 </p><p>7. CONCLUSES ............................................................................................................ 55 </p></li><li><p>TRATAMENTO DE EFLUENTES RESULTANTES DA EXPLORAO DE URNIO </p><p> vii</p><p> NDICE DE TABELAS </p><p>TABELA 1 CRONOLOGIA DA EXPLORAO MINEIRA EM PORTUGAL NO SCULO XX E </p><p>ACONTECIMENTOS IMPORTANTES INTERNACIONAIS. ........................................... 6 </p><p>TABELA 2 EXEMPLOS DE LIMITES DE CONCENTRAO DE ALGUNS PARMETROS </p><p>PRESENTES EM EFLUENTES DE MINAS OU INSTALAES FABRIS DE PRODUO </p><p>DE URNIO, PARA DIFERENTES PASES. .............................................................. 8 </p><p>TABELA 3 DISTRIBUIO MUNDIAL DE JAZIDAS DE URNIO E RESPECTIVA ESTIMATIVA DE </p><p>PRODUO RELATIVAMENTE AO VALOR TOTAL PRODUZIDO AT 1999.................. 9 </p><p>TABELA 4 PERODO DE TEMPO DE DEGRADAO DOS RADIONUCLDEOS, EM MEIA-VIDA..... 19 </p><p>TABELA 5 CARACTERSTICAS DO EFLUENTE SUBMETIDO A PROCEDIMENTOS </p><p>EXPERIMENTAIS .............................................................................................. 28 </p><p>TABELA 6 ANLISE SUCINTA DAS TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO ABORDADAS. ................ 50 </p></li><li><p>TRATAMENTO DE EFLUENTES RESULTANTES DA EXPLORAO DE URNIO </p><p> viii</p><p>NDICE DE FIGURAS </p><p>FIGURA 1 ESQUEMA DA APLICAO DE UM PROCESSO DE LIXIVIAO SOBRE UMA PILHA </p><p>DE MINRIO E ETAPAS POSTERIORES DE RECUPERAO DO METAL EM </p><p>SOLUO........................................................................................................ 11 </p><p>FIGURA 2 ESQUEMA DO PROCESSO DE LIXIVIAO IN SITU. .............................................. 13 </p><p>FIGURA 3 ESQUEMA DO PROCESSO DE PRODUO DE URNIO ATRAVS DE LIXIVIAO </p><p>CIDA ............................................................................................................. 17 </p><p>FIGURA 4 COMPARAO DO PROCESSO CONVENCIONAL COM O PROCESSO DE </p><p>NEUTRALIZAO COM LAMAS DE ALTA DENSIDADE............................................ 25 </p><p>FIGURA 5 DIAGRAMA DE PROCESSO DE REMOO DE CONTAMINANTES DE EFLUENTE </p><p>CIDO DE URNIO, ATRAVS DE CLORETO DE BRIO ........................................ 29 </p><p>FIGURA 6 REPRESENTAO ESQUEMTICA DO FUNCIONAMENTO DE UMA MEMBRANA. ...... 32 </p><p>FIGURA 7 PROCESSOS DE MEMBRANAS, TIPO E DIMENSO DAS MOLCULAS E/OU </p><p>PARTCULAS SEPARADAS E CONDIES DE PRESSO DE FUNCIONAMENTO........ 34 </p><p>FIGURA 8 REPRESENTAO ESQUEMTICA DA DIFERENA DE PERMEABILIDADE ENTRE </p><p>AS MEMBRANAS DE NANOFILTRAO E OSMOSE INVERSA. ................................ 35 </p><p>FIGURA 9 MDULOS DE MEMBRANAS DO PROCESSO DE OSMOSE INVERSA. ...................... 36 </p><p>FIGURA 10 REPRESENTAO ESQUEMTICA DE UMA LAGOA DE MACRFITAS..................... 40 </p><p>FIGURA 11 CONSTRUO DE UM LEITO DE MACRFITAS PARA ESCOAMENTO </p><p>SUBSUPERFICIAL............................................................................................. 41 </p><p>FIGURA 12 FOTOGRAFIA DAS ESPCIES VEGETAIS ELEOCHARIS E NYMPHYA SP, </p><p>UTILIZADAS EM SISTEMAS DE PLANTAS AQUTICAS. .......................................... 41 </p><p>FIGURA 13 DIAGRAMA ESQUEMTICO DO FUNCIONAMENTO DE UM SISTEMA DE BARREIRAS </p><p>PARA TRATAMENTO DE GUA SUBSUPERFICIAL................................................. 45 </p><p>FIGURA 14 ESQUEMA DA CONSTRUO E MODO DE OPERAO DE UMA BARREIRA </p><p>BIOLGICA...................................................................................................... 46 </p></li><li><p>TRATAMENTO DE EFLUENTES RESULTANTES DA EXPLORAO DE URNIO </p><p> ix</p></li><li><p>TRATAMENTO DE EFLUENTES RESULTANTES DA EXPLORAO DE URNIO </p><p> 1</p><p>1. ENQUADRAMENTO </p><p>Os efluentes resultantes de um sculo de explorao mineira em Portugal, </p><p>nomeadamente de componentes radioactivos, como o urnio, rdio, polnio, entre outros, </p><p>representam um grave problema com repercusses na envolvente destas reas mineiras. </p><p>No entanto, de acordo com as caractersticas das rochas e os processos de extraco do </p><p>minrio, estas jazidas podem apresentar uma diversidade de outros elementos, no </p><p>radionucldeos, como cido sulfrico, cloretos, amnia, mangansio, ferro, nitratos, cobre, </p><p>vandio, etc. </p><p>Como resultado desta actividade encontram-se muitas minas, escombreiras de minrio </p><p>pobre e de estreis, bacias de rejeitados, eiras de efluentes e lamas resultantes de </p><p>processos de decantao de efluentes. </p><p>Todas estas situaes causam impactes importantes no solo, recursos hdricos, ar, </p><p>paisagem ou seja no ambiente em geral e, consequentemente, acarretam problemas de </p><p>sade pblica. </p><p>De acordo com a Lei de Bases do Ambiente, a recuperao de reas degradadas no </p><p>territrio nacional um dever fundamental do Estado. O Decreto-Lei n. 198-A/2001, de 6 </p><p>de Julho, estabeleceu o regime jurdico da concesso do exerccio da actividade de </p><p>recuperao ambiental das reas mineiras degradadas, tendo atribudo Exmin </p><p>Companhia de Indstria e Servios Mineiros e Ambientais, S.A. o exclusivo daquele </p><p>servio pblico. No ano de 2005 a EDM Empresa de Desenvolvimento Mineiro, S.A. </p><p>incorporou a Exmin, sendo responsvel, em pouco mais de um ano, pela abertura de </p><p>diversos concursos para reabilitao de diversas reas mineiras no Pas, algumas delas </p><p>j a decorrer. </p><p>No panorama nacional foram exploradas cerca de 62 minas de urnio, nos concelhos de </p><p>Coimbra, Guarda, Viseu e Castelo Branco, tendo esta actividade cessado totalmente no </p><p>ano de 2001. No entanto, devido escalada de preos do urnio nos ltimos tempos, </p><p>verificou-se um interesse no ressurgimento desta actividade mineira, no ltimo ano, esse </p><p>interesse incidiu nomeadamente no jazigo de Nisa, Distrito de Portalegre. Este jazigo </p><p>representa o maior inexplorado alguma vez descoberto no territrio nacional, </p><p>representando 60% do potencial do Alto Alentejo. Como tal, tem sido objecto de interesse </p><p>por alguns investidores estrangeiros. </p></li><li><p>TRATAMENTO DE EFLUENTES RESULTANTES DA EXPLORAO DE URNIO </p><p> 2</p><p>Tanto na componente de reabilitao das reas mineiras abandonadas, como na vertente </p><p>de uma futura explorao mineira de urnio, o tratamento dos efluentes resultantes dos </p><p>processos a decorrentes assume-se como um elemento determinante. </p><p>Neste campo, verifica-se uma grande diversidade de mtodos de tratamento para </p><p>aplicao nos efluentes gerados por esta actividade produtiva. Estes mtodos devero </p><p>ser aplicados, tendo em considerao as caractersticas dos efluentes a tratar, de modo a </p><p>dar cumprimento aos valores de descarga presentes na legislao. </p><p>As metodologias aplicadas gesto dos efluentes do processo produtivo de urnio, ainda </p><p>no se encontram estabilizadas, verificando-se actualmente o desenvolvimento de </p><p>inmeros estudos, nomeadamente em organismos internacionais ligados produo de </p><p>energia nuclear, de modo a tornar os processo de gesto e tratamento o mais eficientes </p><p>possveis, tanto a nvel de cumprimento de descargas, como a nvel econmico. </p></li><li><p>TRATAMENTO DE EFLUENTES RESULTANTES DA EXPLORAO DE URNIO </p><p> 3</p><p>2. OBJECTIVOS </p><p>Tendo em considerao a situao em Portugal do sector mineiro, tanto no que diz </p><p>respeito a reas mineiras abandonadas como numa eventual futura explorao de urnio, </p><p>torna-se importante abordar o assunto do tratamento dos efluentes da resultantes. </p><p>A Agncia Internacional de Energia Atmica (IAEA), sedeada na ustria, um dos </p><p>principais investigadores nesta rea, tendo j diversas publicaes sobre o tratamento </p><p>dos efluentes decorrentes da produo de urnio, com grande actividade na ltima </p><p>dcada. </p><p>No entanto, nesta e noutras entidades, verifica-se a disperso de informao </p><p>relativamente a esta matria, sendo que, se pretende, com esta dissertao, apresentar </p><p>os processos aplicados na indstria de produo de urnio e os fluxos de efluentes </p><p>associados e dar um contributo para a boa compreenso dos diversos tipos de </p><p>tratamento a aplicar a esses efluentes que, para alm de urnio, contm outros </p><p>subprodutos. Ser ainda efectuada uma anlise das suas vantagens e desvantagens, </p><p>produtos envolvidos, bem como a eventual reutilizao da gua tratada. </p></li><li><p>TRATAMENTO DE EFLUENTES RESULTANTES DA EXPLORAO DE URNIO </p><p> 4</p></li><li><p>TRATAMENTO DE EFLUENTES RESULTANTES DA EXPLORAO DE URNIO </p><p> 5</p><p>3. Produo de Urnio </p><p>3.1. Introduo </p><p>A explorao de urnio no sculo XX assistiu a trs pocas distintas em termos de </p><p>objectivos. A primeira grande corrida a este minrio deu-se durante a Segunda Guerra </p><p>Mundial at aos anos 60, com objectivo de produo de armamento de acordo com a </p><p>estratgia militar desenvolvida. </p><p>J no final desta poca foi igualmente reconhecido o potencial da energia nuclear para </p><p>fins pacficos e utilizao quotidiana face a outros produtos, ocorrendo uma segunda </p><p>corrida ao urnio at ao incio dos anos 70, j orientada atravs das foras de mercado e </p><p>mercado mundial de matrias-primas. </p><p>A ltima poca de explorao de urnio comea em meados dos anos 70, coincidindo </p><p>com o incio da consciencializao ambiental do impacto negativo da indstria, em geral, </p><p>no ambiente. Assim, em diversos pases produtores de urnio, foram desenvolvidas </p><p>normas de proteco ambiental, estudos de impacte ambiental para as principais </p><p>operaes mineiras, nomeadamente no Canad, Estados Unidos da Amrica, Austrlia e, </p><p>j na dcada de 80, na Alemanha e Brasil. A Agncia Internacional de Energia Atmica </p><p>(IAEA), criada em 1957, integrada na Organizao das Naes Unidas (ONU), tambm </p><p>desenvolveu na dcada de 80 as suas prprias normas e regulamentos de segurana e </p><p>proteco ambiental. </p><p>Ao mesmo tempo que foram desenvolvidos mais estudos e o conhecimento dos riscos </p><p>para sade pblica do combustvel nuclear aumentou, tambm aumentou a preocupao </p><p>com os possveis impactes negativos no ambiente natural tanto dos novos projectos de </p><p>explorao como das minas j em explorao h vrios anos. </p><p>De salientar que a abordagem genrica acima descrita no ocorreu do mesmo modo em </p><p>todos os pases produtores de urnio, pelo que no Tabela 1 apresenta-se um cronograma </p><p>da explorao mineira em Portugal no sculo XX, assinalando igualmente as datas de </p><p>importantes acontecimentos internacionais. </p></li><li><p>TRATAMENTO DE EFLUENTES RESULTANTES DA EXPLORAO DE URNIO </p><p> 6</p><p>Tabela 1 Cronologia da explorao mineira em Portugal no Sculo XX e acontecimentos importantes internacionais. (adaptado de Matos e Burrows, 2001) </p><p>Ano Factos </p><p>1907 Primeira descoberta de jazidas em Portugal </p><p>1909 Primeira concesso mineira a uma empresa </p><p>1911 Instalao da primeira oficina de tratamento e concentrao de minrios de </p><p>urnio do Barraco (junto Estao do Sabugal Linha da Beira Baixa) </p><p>1912 Criao da Sociedade Urnio-Rdio </p><p>1913 Inicio da Explorao do jazigo de urnio da Urgeiria </p><p>1914 Inicio da Explorao da Mina do Alto da Vrzea </p><p>1925 Encerramento da oficina do Barraco </p><p>1928 Criao da Companhia Portuguesa de Rdio, Lda. </p><p>194

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