Drenagem acida das minas Geoquimica ambiental

Prévia do material em texto

Faculdade de ciências
Departamento de Geologia
Cartografia e pesquisa geológica
Geoquímica ambiental
Drenagem acida das Minas( DAM)
Balate, Leu Felisberto
Chafa, Edith Julia
Faife, Jepson Jose
Docente:
Prof. Doutor. Estevão Sumburane
Prof. Doutor. Farisse Chirindja 
Maputo, Julho de 2022
Índice
2.1. Geral	2
2.2. Específicos	2
3. Metodologias	2
4. Drenagem acida nas minas	3
4.1. Conceito	3
4.2. Origem	3
4.2.1. Química das drenagem acida das minas	5
4.4. Impacto ambiental e socioeconómico	6
4.5. Drenagem acida nas minas de Carvão de Moatize	7
4.6. Tratamento das drenagens acidas das minas	8
4.6.1. Tratamento ativo	9
4.6.2. Tratamento passivo	9
4.7. Prevenção de Drenagem Ácida de Mina	9
5. Conclusão	11
6. Referencias bibliograficas	12
	
1.Introdução
A geoquímica ambiental é um ramo das ciências geológicas que se dedica ao estudo da distribuição dos elementos químicos na Terra e o seu impacto no meio ambiente. Estudando processos como a contaminação e a poluição. 
No presente trabalho pretende-se abordar o impacto da drenagem acida nas minas. 
Dentre todos os outros sectores, a indústria da mineração destaca-se pela sua intima relação com os recursos naturais( hídricos) superficiais e subterrâneos, desde as fases iniciais de exploração até o fechamento de uma mina. 
Dai que, apesar da mesma ser muito benéfica, ela causa sérios danos ao meio ambiente, sendo a drenagem acida das minas um dos fenómenos causados pela exploração mineira.
Neste trabalho, pretende-se trazer uma caracterização geral da drenagem acida das minas, englobando aspectos como: o seu conceito, as suas causas e o seu impacto ambiental. Também, com vista a enriquecer a abordagem, recorreu-se a um exemplo pratico do impacto da drenagem acida das minas.
2. Objectivos
2.1. Geral
Contextualização do impacto da drenagem acida nas minas
2.2. Específicos
Definir a drenagem acida das minas;
Caracterizar a drenagem acida das minas em relação a sua origem; 
Abordar a química da drenagem acida das minas;
Apresentar o impacto ambiental e socioecónomico da drenagem acida das minas;
Apresentar um exemplo pratico da drenagem acida das minas em Moçambique.
3. Metodologias
Para a compilação do presente trabalho, usou-se dissertações, artigos científicos e manuais científicos entre vários documentos que retratam os aspectos que estão relacionados com o tema em questão. As referências dos diversos materiais usados encontram-se no fim do trabalho.
4. Drenagem acida nas minas
4.1. Conceito
A Drenagem Ácida de Mina (DAM) é um dos principais problemas relacionados à actividade de mineração, ela é oriunda da oxidação de minerais sulfetados e pode causar um impacto ambiental enorme. 
O processo de geração da drenagem ácida se origina pelo aumento da acidez em fluidos, principalmente água, em razão da diluição de ácidos gerados durante o processo de oxidação, seja pela dissociação de minerais sulfetados (operações de mineração), ou da oxidação do chorume da matéria orgânica (depósitos de resíduos sólidos urbanos), quando expostos as condições atmosféricas (água e oxigênio). 
O potencial de geração de acidez depende da reatividade dos materiais e da cinética da oxidação natural, que envolvem fatores químicos e biológicos.
4.2. Origem
Segundo Mello, Duarte & Ladeira (2014), a drenagem acida das minas é um fenómeno que se inicia quando rochas contendo minerais sulfetados são retiradas do interior da terra pelas atividades de mineração e, quando dispostas na superfície terrestre, oxidam-se por reação com água e oxigênio atmosféricos.
A mineralização natural do subsolo se deve às circulações de fluidos que transportam cátions metálicos que ficam geologicamente presos nos horizontes redutores. No entanto, a mineração modificou ou modificará repentinamente as condições de oxidação-redução na origem do depósito, removendo as rochas e expondo-as ao oxigénio do ar. Na verdade, uma mina explorada representa vários quilômetros de galerias (algumas centenas de quilômetros às vezes vários milhares, como em El Teniente, no Chile ).
 Todos são conduítes capazes de colocar água e oxigênio em contato com o minério. Quanto aos materiais de extração de superfície, eles estão, por definição, sujeitos às condições atmosféricas. DMAs são então formados, seja nas galerias inundadas, ou por percolação de água nas pilhas de sólidos escavados contendo sulfetos.
Estes materiais extraídos da mina são de vários tipos: às vezes contendo relativamente ricos em sulfuretos ( resíduos sólidos de rocha), minérios com baixo teor de sulfuretos ( depósitos , estéril seletivo) ou mesmo rejeitos de tratamento com baixo teor de metais preciosos, mas ricos em sulfeto. As quantidades produzidas e armazenadas podem chegar a vários milhões de toneladas.
Assim, o resíduo da flotação da maior mina de cobre do mundo, Chuquicamata , no Chile, ocupa uma área de 48 km 2 . Esses produtos, já armazenados húmidos, também recebem as chuvas.
O fenómeno biológico e químico da formação de DMA é então desencadeado por infiltração ou escoamento no local de armazenamento.
Além disso, os microrganismos presentes na terra contribuem para o aumento desse processo pelo seu poder oxidante do enxofre.
Embora drenagem ácida possa ser acompanhada de processos erosivos, trata-se de fenómenos bastante distintos. Enquanto a erosão se refere à retirada e ao transporte de sedimentos sólidos, usualmente em suspensão por escoamento superficial da água da chuva, a drenagem ácida é o movimento de solutos em águas ácidas, não necessariamente por escoamento superficial.
A
B
Figura 1. A- Geração de água ácida devido à percolação da água em minério sulfetado em antiga mina de urânio em Caldas (MG); B-As paredes das rochas por onde essas águas ácidas escoam tornam-se coloridas por um marrom avermelhado característico desse fenômeno (F
4.2.1. Química das drenagem acida das minas
As principais reações químicas que dão origem ao DMA são a oxidação do ferro e do enxofre da pirita , o mineral sulfureto mais comum. Esta reação ocorre na presença ou ausência de bactérias de acordo com a equação:
É claro que esta é apenas uma equação de equilíbrio: o processo de oxidação da pirita varia de acordo com a evolução do pH. A peculiaridade dessa reação é que ela é autocatalisada , o que permite que o fenômeno da produção de DMA se propague de maneira semelhante a um
incêndio: assim como a combustão produz calor que desencadeia a combustão de outros materiais, a Oxidação de sulfetos produz ferro férrico. , o que resulta na oxidação de outros
sulfuretos.
Os minerais sulfetados sofrem um processo de oxidação pelo intemperismo natural ao longo dos anos, e liberam o enxofre que reage com o oxigênio formando o ácido sulfúrico com capacidade de lixiviar os metais presentes nas rochas mineralizadas e encaixantes (Drenagem Ácida de Mina – DAM), armazenadas e expostas, nas actividades de mineração (cava de mineração, bacia de rejeitos, pilhas do estéril e estocagem do minério). Os metais pesados tais como ferro, manganês, zinco, arsénio, chumbo, mercúrio, cobre, urânio e cádmio, são susceptíveis à lixiviação/dissolução, e transportados ao ambiente, contaminando lençol freático e aquífero superficial.
4.4. Impacto ambiental e socioeconómico
Os DMAs são uma importante fonte de poluição ácida e metálica para o ambiente circundante e, em particular, para zonas húmidas, ambientes aquáticos (mesmo Impacto ambiental e socioeconómico muito a jusante), bem como para aquíferos se estiverem em contacto com estes lixiviados ácidos.
Eles são capazes, nos casos mais graves, de liberar várias toneladas de compostos metálicos tóxicos todos os dias no sistema hidrográfico.
Figura 2. Rio com cor alaranjada devido a oxidação de sulfatos. Fonte
Os metais solubilizados em efluentes de mineração de ácido são não degradáveis, bioacumuláveis e quase todos os venenos violentos do metabolismo para todas as espécies animais, o homem e a maioria das plantas ( arsênico em particular).
A presença simultânea de vários metais pode causar toxicidade maior doque a de cada metal
separado. Por exemplo, zinco , cádmio e cobre são tóxicos em pHs baixos e funcionam sinergicamente para inibir o crescimento de algas e afetar os peixes.
A acidificação por si só é a causa direta de mortalidade significativa em populações de peixes e microcrustáceos , interrupção de sua taxa de crescimento e reprodução. Os efeitos indiretos da acidificação são a degradação dos habitats das espécies e mudanças nas relações predador-presa (interrupção ou mesmo interrupção da cadeia alimentar ).
Quase nenhuma espécie sobrevive abaixo de pH 5.
Em regiões constituídas por solos ácidos, a acidez da água é preservada e os metais são transportados (na forma iônica, dissolvidos) a grandes distâncias.
Em regiões constituídas por solos calcários (básicos), por outro lado, as águas ácidas são rapidamente neutralizadas por rochas carbonáticas, e a maioria dos metais precipita em formas insolúveis, limitando a contaminação das teias alimentares . Durante a inundação, partículas sólidas ricas em metais (fragmentos detríticos de minério ou minerais metálicos precipitados) serão carregadas muito rio abaixo e às vezes podem se tornar solúveis novamente se as características da água mudarem.
Já os sulfatos, presentes em alto teor, induzem uma pressão osmótica significativa, que desidrata os seres vivos.
Por fim, o DMA também tem impacto visual nas paisagens : são notáveis os depósitos de cor amarelada, do ocre à ferrugem, ao longo de vários quilômetros de cursos d'água, ou a aparência nua de estoques de resíduos de mineração.
Ao degradar a qualidade da água, o DMA leva ao desaparecimento de seus usos a jusante das operações de mineração (abastecimento de água potável, lazer , pesca ,irrigação ), o que pode representar sérios problemas de saúde ambiental, principalmente nos países pobres.
Durante a operação, eles também são responsáveis pela corrosão da infraestrutura e equipamentos de mineração.
4.6. Tratamento das drenagens acidas das minas 
Existem dois tipos convencionais de tratamento da drenagem acida das minas, nomeadamente: 
· Sistemas ativos (os mais utilizados);
· Sistemas passivos. 
4.6.1. Tratamento ativo 
É o tratamento químico que envolve processos de neutralização e precipitação. A neutralização ocorre com a adição de compostos químicos, como cal hidratada (Ca(OH)2), cal virgem (CaO), soda cáustica (NaOH), amônia (NH3), entre outros, em que cada reagente possui diferentes características técnicas e econômicas que influenciam na sua utilização. Com a neutralização da solução, íons hidroxila são liberados e reagem com os íons metálicos que, por sua vez, precipitam em hidróxidos e tornam sua remoção mais fácil através de agitadores mecânicos e tanques de sedimentação. 
O tratamento citado apresenta fatores que devem ser considerados: preço dos reagentes, custo operacional, investimento inicial em equipamentos, quantidade de lodo formada, necessidade de tratamento desse lodo e a ineficiência na remoção de sulfato do efluente (POSSA; SANTOS, 2003). 
4.6.2. Tratamento passivo
Aqueles que podem ser utilizados são: instalação de barreiras reativas permeáveis, processo pelo qual efluentes de DAM atravessam essas barreiras que funcionam como canais de drenagem e retém contaminantes; poços produtores de alcalinidade, em que a neutralização e precipitação dos metais ocorrem através do contato com o calcário no interior do poço, entre outras. Porém as tecnologias citadas apresentam limitações como a neutralização não completa de efluentes muito ácidos, área necessária para a construção de bacias de contenção e dificuldade de tratar grandes volumes (SOARES; TRINDADE, 2003).
A
B
Figura 4. Brita de calcário recoberta por óxidos de Fe (a) e renovação da brita (b) em drenos alcalinos (tratamento passivo da drenagem ácida). Fonte:
4.7. Prevenção de Drenagem Ácida de Mina 
Como a drenagem ácida de mina é formada por meio da oxidação de minerais de sulfeto na presença de oxigênio, água e microrganismos (por exemplo, bactérias oxidantes de ferro), segue-se que a exclusão de qualquer um desses três componentes limitaria naturalmente a formação da drenagem ácida. 
Com base neste conceito, muitos métodos que previnem a formação de drenagem ácida de mina a partir da inibição da oxidação da pirita têm sido desenvolvidos como estratégias alternativas às técnicas de remediação, que podem gerar resíduos igualmente tóxicos. 
As técnicas de prevenção oferecem uma abordagem mais sustentável para o gerenciamento da drenagem ácida de mina em comparação com as estratégias convencionais de remediação, devido à sua capacidade de limitar a formação da drenagem ácida de mina na origem e não requerer tratamento e manutenção contínuos. 
Técnicas de prevenção têm se mostrado uma grande promessa na prevenção da formação de drenagem ácida de mina.
 As principais são: Barreiras de oxigênio Bactericidas Mistura com materiais neutralizantes Passivação direta de minerais de sulfeto Reciclagem de rejeitos de mineração 
Entretanto, a maioria das técnicas de prevenção ainda estão nos estágios experimentais iniciais e têm se concentrado em sistemas de pirita pura. 
A reciclagem de resíduos de minas que poderiam gerar drenagem ácida de mina como materiais de construção e geopolímeros é outra forma de prevenção promissora
4.5. Drenagem acida nas minas de Carvão de Moatize
O carvão mineral é um recurso não renovável. A mineração de carvão impacta o meio físico, sendo considerada de grande impacto ambiental. 
Durante a extracção do carvão, são realizadas operações de perfuração, desmonte, transporte e beneficiamento. Operações realizadas na base de explosivos, energia elétrica, queima de combustíveis, produtos químicos, quantidades relevantes de água, entre outros. Ainda, a disposição de rejeitos exige o controle e o tratamento da água (Kopezinski, 2000). 
Segundo Farfán (2004), dentre os impactos da mineração de carvão, um que apresenta expressivo e significativo impacto é a poluição hídrica causada pela drenagem ácida de minas, visto que, à medida que as soluções ácidas geradas por DAM penetram no solo, podem solubilizar alguns metais tóxicos presentes, podendo comprometer a qualidade de águas superficiais e/ou subterrâneas. A contaminação dos mananciais hídricos por esse efluente prejudica a flora e a fauna, bem como as actividades humanas (Schneider, 2006). 
 Em Moatize (Ringo B. V e Manuel. A), na mineração a céu aberto, a paisagem é destruída e descaracterizada devido à escavação superficial e profunda para a abertura de cavas. Dessa operação são visíveis pilhas de até 20 metros de altura de estéreis, dispostas ao longo da área minerada.
Essas pilhas, ricas em material sulfetado, são uma das fontes dos elementos ácidos que vão provocar a drenagem acida das minas, pois, durante épocas de chuva, os mesmos serão lavados e transportados acidificando os locais de onde irao passar.
Figura 3. Pilha de estéreis ao redor da Mina Moatize Ltda. em Moatize. Fonte: Ringo B. V e Manuel. A 
5. Conclusão
Durante a realizaçao deste trabalho o grupo concluiu que a drenagem acida é o resultado de reacçoes de oxidaçao( pirita e enxofre) que culminam com a acidificaçao das vias de drenagem e consequentemente diminuiçao do ph da agua.
Em relaçao a origem, é um processo que se inicia quando minerais sulfatados são retirados do interior da Terra, naturalmente( erosao) ou no processo de mineraçao.
E que a mesma impactua negativamente o meio ambiente em varios aspectos, como: a destruiçao da vida aquatica; a contaminaçao de aquiferos e fontes superficias entre muitos outros aspectos que afectam a saude, sobrevivencia e preservaçao do meio ambiente e dos seres vivos.
2275773@students.wits.ac.za
Bom dia Doutor Nelson.
Respondo pelo nome de Leu Balate, cursante de Cartografia e pesquisa geologica - UEM
Vim por este meio me candidatar para um dos temas de TCC Palinologia mencionados pelo Doutor nas aulas de Pesquisa de Hidrocarbonetos.
Aguardo deferimento.
Votos de um optimo dia.
844476956 – Vai tomar no c*
6. Referências bibliográficasMELLO, J.W.V.; ABRAHÃO W.A.P. Geoquímica da drenagem ácida. In: DIAS, L.E.; MELLO, J.W.V. Recuperação de áreas degradadas. Viçosa: UFV, 1998. p. 45-57.
AKCIL, A.; KOLDAS S. Acid Mine Drainage (AMD): causes, treatment and case studies. Journal of Cleaner Production, v.14, p. 1139-1145, 2006. 
APHA - AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION. Standard Methods for the examination for water and wastewater. 22th ed. New York. 2012. 
BLOWES, D.W.; PTACEK, J.; LAMBOR, J.L.; WEISENER, C.G. The geochemistry of acid mine drainage. In: HOLLAND, H.D.; TUREKIAN, K.K. Treatise on geochemistry. Amsterdan, Elsevier B.V., v.9, p.149-204, 2003. 
RINGO B. VICTOR; MANUEL ALCANDRA. Mineração e ambiente: o caso dos mineradores artesanais e da empresa Minas Moatize Ltda., no município de Moatize, Província de Tete – Moçambique. Boletim Campineiro de Geografa, v. 7, n. 2, 2017.
L. Vasconcelos, A. Muchangos & E. Siquela. Elementos-traço em cinzas de carvões aflorantes Moçambique, Junho/2009. 
 L. Vaconcelos. Geologia do carvão, 2005.
DRENAGEM ACIDA DAS MINAS	Page 11