Indução Experimental de Barreira Geoquímica em Substrato Sulfetado para a Mitigação de Drenagem Ácida - Luz, Walcrislei Vercelli (Universidade Federal de Viçosa, 2008)
A drenagem ácida em pilhas de estéril é um sério problema ambiental enfrentado por muitas mineradoras, uma vez que as águas ácidas geradas pela exposição de minerais sulfetados às condições atmosféricas possuem elevados teores de metais pesados e arsênio que podem ter efeito tóxico para a cadeia trófica. Nesse sentido, visando desenvolver uma prática para redução da geração de águas ácidas, objetivou-se, neste trabalho, promover a formação de barreira geoquímica em uma pilha de minério com a microencapsulação de sulfetos por óxidos de ferro, além de buscar a estabilização dos compostos formados pela adição de fósforo. Buscou-se, além disso, acelerar este processo por meio da adição de bactérias acidófilas e limalha de ferro. Para este estudo foram construídas pilhas de minério dentro de recipientes de plástico rígido transparente, as quais foram submetidas a três períodos de inundação e drenagem. No fim de cada período, antes da drenagem das pilhas, o pH das lâminas de inundação foi elevado acima de quatro para precipitação dos óxidos e sulfatos de Fe, responsáveis pela formação de barreira geoquímica. O experimento foi montado em delineamento inteiramente casualizado em parcela dividida e subdividida, em que as fontes de variação (adição de água, limalha de ferro, meio de cultura, bactéria e fósforo) com três repetições, constituíram os tratamentos da parcela, os ciclos de oxidação constituíram os tratamentos da subparcela, e os tempos de coleta de amostras o tratamento da sub-subparcela. Em cada ciclo foram obtidas amostras da lâmina de inundação, onde foram feitas as leituras do pH e condutividade elétrica, além da dosagem dos teores de Fe, Mn, Al, Zn, Ni, Cd, Cu, S e As. Após o término do período experimental (400 dias), foi realizada a caracterização mineralógica dos precipitados, morfometria de cortes impregnados das pilhas indeformadas e teste de estabilidade da encapsulação de pirita. Os resultados revelaram que, no grupo de tratamentos com água, os valores de pH aumentaram ao longo dos ciclos, sendo bem superiores aos tratamentos com meio de cultura. Houve uma redução nos teores de ferro e enxofre em todos os tratamentos o que pode ter sido provocada pela precipitação e/ou até mesmo pela remoção destes elementos durante a drenagem da pilha. Em todos os tratamentos, os teores de Mn, Al, Zn, Ni, Cd, Cu e As observados no início do primeiro ciclo foram muito superiores ao limite máximo permitido pela Resolução CONAMA 357/05 para águas de classe 1 e 2. Mesmo com a redução da concentração destes elementos, ao longo dos ciclos, seus teores continuaram acima dos limites estabelecidos pela esolução. Após o período de 400 dias, a análise das lâminas mostrou que a porcentagem de formação de óxidos na pilha foi menor no tratamento com meio de cultura e ferro, e maior no tratamento com água e ferro. Os difratogramas de Raios-X revelaram a precipitação de jarosita, gipsita e zomoloquita. A estabilidade da encapsulação da pirita foi maior no tratamento com água e ferro e menor no tratamento com água. De forma geral, no período do experimento, o tratamento com água e ferro apresentou os melhores resultados no processo de mitigação da drenagem ácida em pilhas de materiais sulfetados. No entanto, em um período experimental maior, os tratamentos com inoculação bacteriana podem apresentar melhores resultados.

Acid drainage in sterile piles is a serious environmental problem faced by numerous mining companies, since the acidic water resulted from sulfide minerals exposed to weather conditions contains high levels of heavy metals and arsenic that can be toxic in the food chain. In this context, aiming to develop a method to reduce acidic water production, the objective of this work was to promote the formation of geochemistry barrier in an ore pile using microencapsulation of sulfides by iron oxides, as well as to stabilize compounds formed by the addition of phosphorus. Another aim was to accelerate this process by adding bacteria acidophilus and swarf. The study started by building ore piles into transparent rigid plastic containers that were subjected to three periods of flooding and drainage. At the end of each period, before draining the piles, the pH of flood depths was raised above 4 to precipitate Fe oxides and Fe sulfates that form the geochemistry barrier. The experiment was arranged in a complete randomized design divided into plots and split plots, in which the sources of variation (water addition, swarf, growth medium, bacterium and phosphorus), with three replications, constituted the plot treatments, the oxidation cycles constituted the split plot treatments, and time of sample collection constituted the split-split plot treatment. In each cycle, samples of the flood depth were taken for pH and electrical conductivity readings, as well as Fe, Mn, Al, Zn, Ni, Cd, Cu, S and As level determination. After the experimental period (400 days), mineral characterization of precipitates, morphometry of impregnated cross-sections of undeformed piles and test of stability of pyrite encapsulation were carried out. Results showed that the pH increased over the cycles for the treatments with water well above the treatments with culture medium. There was reduction in iron and sulfur levels in all treatments, which may have been caused by precipitation and/or even removal of these elements during the pile drainage. In all treatments, contents of Mn, Al, Zn, Ni, Cd, Cu and As found in the beginning of the first cycle were much higher than the maximum limit allowed by the Resolution 357/05 CONAMA for Class 1 and 2 waters. Even with reduction in the concentration of these elements over the cycles, the levels remained above the limits established by the resolution. After 400 days, flood depth analysis showed that the percentage of oxide formation in the pile was lower in the treatment with culture medium and iron, but higher in the treatment with water and iron. X-ray diffraction patterns showed jarosite, gypsum and szomolnokite precipitation. Stability of pyrite encapsulation was higher in the water-iron treatment but lower in the water treatment. Overall, during the experiment, the water-iron treatment gave the best results for mitigation of acid drainage in piles of sulfide materials. Treatments with bacterial inoculation may, nevertheless, have better results in a longer experimental period.
Experimental induction of Geochemical Barrier in Sulfide Substrate for Mitigation of Acid Drainage
Keywords: Drenagem ácida; Minerais secundários; Barreira geoquímica; Acid drainage; Secondary minerals; Geochemical barrier; CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::CIENCIA DO SOLO