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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2001.tde-24062024-112745
Documento
Autor
Nome completo
Vicente Paulo de Souza
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2001
Orientador
Banca examinadora
Sánchez, Luis Enrique (Presidente)
Born, Helmut
Leal Filho, Laurindo de Salles
Mello, Jaime Wilson Vargas de
Pereira Filho, Saulo Rodrigues
Título em português
Formação de barreira geoquímica para abatimento de drenagem ácidas de pilhas de estéril piritoso.
Palavras-chave em português
Engenharia de minas
Resumo em português
O objetivo da presente tese foi o estudo da formação de barreiras geoquímicas visando ao abatimento das drenagens ácidas geradas pelo estéril piritoso da Mina de Candiota, localizada no Estado do Rio Grande do Sul, Brasil. O estudo, além de envolver o estéril e as cinzas da própria mina, utilizou também aluminossilicatos, calcário e cal hidratada. O contato da solução ácida através destes materiais, propicia a formação de fases mineralógicas secundárias (camada dura). Com o decorrer do experimento, a tendência é o aumento da espessura da camada, diminuindo drasticamente a permeabilidade do material. Os experimentos foram realizados em cinco colunas e cinco lisímetros, com diferentes combinações dos materiais retro mencionados, e trabalhou-se com drenagem ácida sintética. Para cada ciclo, foram monitorados os parâmetros químicos e físico químicos das lixívias. A presença do par Fe (II)/Fe (III) nas drenagens ácidas acarreta a precipitação de vários compostos que formam a barreira geoquímica: goethita (HFe'O IND. 2'), melanterita (FeS'O IND. 4'.7'H IND. 2'O), lepidocrocita ('gama' FeOOH), e jarosita (K'Fe IND. 3'(OH) 'IND. 6'(S'O IND. 4') 'IND. 2'). Com a presença dos aluminossilicatos existe a probabilidade da formação de fases mineralógicas secundárias como gibbsita '(AlOH) IND. 3', etringita {Ca'IND. 6'[Al(OH)'IND. 6']'IND. 2'(S'O IND. 4')'IND. 3'.26'H IND. 2'O}, jurbanita (AlOHS'O IND. 4'.5'H IND. 2'O), basaluminita 'Al IND. 4'(S'O IND. 4')(OH)'IND.10'.5'H IND. 2'O, alunita K'Al IND. 3'(S'O IND. 4')'IND. 2'((OH)'IND. 6'), gesso (CaS'O IND. 4'.2'H IND. 2'O). Por apresentarem grandes volumes molares, estes compostos propiciam uma baixa condutividade hidráulica, obstruindo o fluxo de oxigênio e água, inibindo desta maneira o crescimento de bactérias (Thiobacillus ferrooxidans e Thiobacillus thiooxidans) catalisadores da oxidação do Fe (II). Os resultados comprovaram que o estéril é de fato gerador de acidez e ) que, apesar do tempo relativamente curto (35 semanas), para formação de fases mineralógicas secundárias cristalinas, a difração de raios-X (DRX), detectou a presença, dos minerais melanterita (FeS´O IND. 4´.7´H IND. 2´O), gesso (CaS´O IND. 4´.2´H IND. 2´O), metahohmanita (´Fe IND. 2´(S´O IND. 4´)´IND. 2´(OH)´IND. 2´.3´H IND. 2´O), etringita {´Ca IND. 6´[Al(OH)´IND. 6´]´IND. 2´(S´O IND. 4´)´IND. 3´.26´H ´IND. 2´O} e coríndon (´Al IND. 2´´O IND. 3´), este proveniente das cinzas. Devido às precipitações ocorridas, verificou-se decréscimos significatos na permeabilidade, sendo que no experimento onde a cinza foi misturada com o corretivo alcalino, o coeficiente hidráulico atingiu o valor de 1,22x´10 POT. -5´ ´cm.s POT. -1´. Os experimentos continuam em andamento e com o decorrer do tempo a tendência é que, principalmente nos lisímetros onde o calcário foi misturado à cal hidratada, venham a ser alcançados coeficientes hidráulicos da ordem de ´10 POT. -7´ - ´10 POT. -9´ ´cm.s POT. -1´ adequados paraum bom selante
Título em inglês
Untitled in english
Palavras-chave em inglês
Mining engineering
Resumo em inglês
The formation of geochemical barriers was studied in an attempt to abate acid rock drainage (ARD) generated by the pyritic waste of the Candiota coal mine, located in the State of Rio Grande do Sul, Brazil. The study used pyritic waste from the mine site, ash from a nearby thermal power plant and alumino-silicates, limestone and hydrated lime from other sites. As the acidic solution percolated through the material, a secondary mineralogical phase, hard-pan, was formed. The thickness of the hard pan increased with time, thereby decreasing drastically the permeability of the layered material. Five columns and five lysimeters were set up using different combinations of the aforementioned materials. A synthetic ARD solution was allowed to percolate through the columns and lysimeters and the chemical and physico-chemical parameters of the leachate were monitored. The presence of Fe (II) and Fe (III) in the acid drainage lead to the precipitation of various composites which formed the geochemical barrier: goethite (HFe´O IND.2´), melanterite (FeS´O IND.4´.7´H IND.2´O), lepidocrocite (´GAMA´ FeOOH), jarosite (K´Fe IND.3´(OH)´IND.6´(S´O IND.4´)´IND.2´. The use of aluminosilicates facilitated the formation of additional mineralogical phases such as gibbsite (AlOH)´IND.3´, ettringite {´Ca IND.6´[Al(OH)´IND.6´]´IND.2´(S´O IND.4´)´IND.3´.26´H IND.2´O}, jurbanite (AlOHS´O IND.4´.5´H IND.2´O), basaluminite ´Al IND.4´(S´O IND.4´)(OH)10.5´H IND.2´O, alunite K´Al IND.3´(S´OIND.4´)´IND.2´(OH)´IND.6´ and even gypsum (CaS´O IND.4´.2´H IND.2´O). The large molar volumes of these compounds decreased the hydraulic conductivity of the hard pan layer, obstructing the flow of oxygen and water, and inhibiting the growth of bacteria (Thiobacillus ferrooxidans and thiooxidans) which catalyze Fe (II) oxidation. The results showed that the overburden is in fact acid generator and that in spite of the short period (35 weeks) for the formation of crystalline secondary mineralogical phases, X-rays diffraction (XRD) detected melanterite (FeS´O IND.4´.7´H IND.2´O), gypsum (CaS´O IND.4´.2´H IND.2´O), metahohmanite (´Fe IND.2´(S´O IND.4´)´IND.2´(OH)´IND.2´.3´H IND.2´O) ettringite {´Ca IND.6´[Al(OH)´IND.6´]2(S´O IND.4´)´IND.3´.26´H IND.2´O} and corundum (´Al IND.2´´O IND.3´). A decrease in permeability was observed as a result of the precipitations and in the experiment in which ash was mixed with the alkaline corrective, the hydraulic coefficient reached of 1.22x´10 POT. -5´ ´cm.s POT. -1´. Experiments continue and as time progresses the trend is that mainly in the lysimeters where limestone was mixed with hydrated lime, hydraulic coefficients ranging ´10 POT. -7´ - ´10 POT. -9´ ´cm.s POT. -1´ will be reached, as demanded in a good barrier.
 
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Data de Publicação
2024-06-24
 
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