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NEUTRALIZAÇÃO DO RESÍDUO DE BAUXITA (LAMA VERMELHA) UTILIZAN

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Verônica Maria Santos

on 28 August 2013

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Transcript of NEUTRALIZAÇÃO DO RESÍDUO DE BAUXITA (LAMA VERMELHA) UTILIZAN

NEUTRALIZAÇÃO DO RESÍDUO DE BAUXITA (LAMA VERMELHA) UTILIZANDO DRENAGEM ÁCIDA DE MINA – ESCALA LABORATORIAL
NEUTRALIZAÇÃO DO RESÍDUO DE BAUXITA (LAMA VERMELHA) UTILIZANDO DRENAGEM ÁCIDA DE MINA – ESCALA LABORATORIAL
LAMA VERMELHA
DRENAGEM ÁCIDA DE MINA
NEUTRALIZAÇÃO DO RESÍDUO DE BAUXITA (LAMA VERMELHA) UTILIZANDO DRENAGEM ÁCIDA DE MINA – ESCALA LABORATORIAL
AMANDA RAMOS DO NASCIMENTO
BRUNO CARLOS LEMES
HURIEL HENRIQUE CONDE MARIA
JULIANA FERNANDES PERRONI
RAFAELA FERFOGLIA IELO
SUELLEN YAÑES DA SILVA
VERÔNICA MARIA CONCEIÇÃO DOS SANTOS
WILLIAN LUIS BARBOSA

Alternativa de utilização do resíduo alcalino gerado no processo de beneficiamento da bauxita conhecido como Lama Vermelha (LV) com outro grande problema gerado na mineração os rejeitos ácidos de minas (DAM)

Impacto ambiental
Áreas necessárias para armazenagem da lama
Custos

Neutralização da DAM utilizando a Lama Vermelha

Figura 1 – Circuito básico do processo Bayer.
Fonte: Associação Brasileira do Alumínio – ABAL.
2005 foram geradas aproximadamente 16,52 milhões de toneladas do resíduo
Monografia apresentada como parte dos requisitos para obtenção de título de Bacharel em Ciência e Tecnologia pelo Instituto de Ciência e Tecnologia da Universidade Federal de Alfenas.

Orientadora: Carolina Del Roveri

IMPACTOS AMBIENTAIS
Motivação do Tema
Resíduo proveniente do processo de produção do alumínio através do beneficiamento da bauxita. Este resíduo é obtido na etapa de clarificação do Processo Bayer
A quantidade do resíduo gerado pode chegar ao dobro da quantidade de alumina produzida
DADOS LAMA VERMELHA
LAMA VERMELHA
LAMA VERMELHA
A denominação “Lama Vermelha” advém da sua cor característica avermelhada, devido ao alto teor de ferro presente na composição do resíduo
LAMA VERMELHA
Alto teor de alcalinidade
pH entre 10 e 13.

Esta excessiva alcalinidade se dá pelo fato de que durante o processo Bayer, no refino da bauxita, utilizar-se o hidróxido de sódio, conhecido popularmente como Soda Cáustica.

DRENAGEM ÁCIDA DE MINA
A drenagem ácida de mina (DAM) é solução ácida gerada quando minerais sulfetados são oxidados na presença de água
A geração da DAM passa por três estágios até atingir sua máxima acidez.
Os estágios I e II ocorrem em ambiente relativamente neutro (pH> 4,5), com baixa velocidade, o terceiro estagio com pH inferiores a 3,5 e as populações bacterianas acidófilas, como as de Thiobacillus Ferroxidanns, começam a se multiplicar, catalisando a transformação.
DRENAGEM ÁCIDA DE MINA
Na antiga Iugoslávia
poluição sistemática das águas subterrâneas com variação de pH entre 11,5 e 8; chuva caustica; ressecamento total da vegetação em uma área de 500 metros em redor da lagoa

No Brasil
Vazamento da lama vermelha na cidade de Barcarena, no Pará, no ano de 2003, atingiu as nascentes do rio Murucupi. Comprometendo a qualidade da água, mudando sua tonalidade.

Em São Paulo, capital, no ano de 2004 ocorreu um vazamento de lama vermelha, atingindo o córrego do Bugre, Rio Varzão e Pirajibu, na bacia do Rio Sorocaba, como conseqüência houve alteração da qualidade das águas tornando-as impróprias, além de provocar danos à fauna (mortandade de peixe) e à vegetação.


IMPACTOS AMBIENTAIS LV
IMPACTOS AMBIENTAIS LV
Na Hungria, em outubro de 2010.
Vazamento da lama de uma refinaria, causou morte de quatro pessoas e ferindo mais de 100 pessoas com queimaduras e irritação nos olhos
Lama seguia em direção ao rio Danúbio.
Figura 2 - Vista aérea da cidade na Hungria que foi coberta por um vazamento de lama vermelha
Fonte: Associated Press, Folha.com.

IMPACTOS AMBIENTAIS DAM
A consequente degradação dos corpos hídricos atingida pelas drenagens ácidas torna a água imprópria para o desenvolvimento natural da flora e fauna aquáticas e inviabiliza qualquer captação destinada ao abastecimento doméstico.

No Brasil a DAM tem comprometido a qualidade dos solos e dos recursos hídricos de regiões próximas a mineradoras, principalmente nas áreas de mineração de carvão.
Figura 3 - Nascente do rio Sangão, na localidade de Ex-Patrimônio, município de Siderópolis
Fonte: (VALIATI et al.,2006)

LVA E DAMA LABORATORIAIS
Foi utilizado minério de bauxita, proveniente da Mina de Recreio.
Misturada com hidróxido de sódio sólido concentrado, comprado comercialmente como soda cáustica.


80g de bauxita
homogeneizou-se a solução até atingir 500mL
20g de hidróxido de sódio sólido em um béquer e a mesma foi dissolvida em água a temperatura ambiente
mistura com 20% de soda cáustica e 80% de bauxita
após o repouso, realizou-se uma filtração simples, através do filtro de papel com auxílio de funis e erlenmeyers.
O produto deste processo (retido no filtro) foi colocado em um béquer com auxilio de uma pisseta com água, a fim de se medir o pH do mesmo.
Devido a dificuldade na aquisição dos componentes de forma natural optou-se pela preparação em escala laboratorial.
LAMA VERMELHA ARTIFICIAL LVA
LAMA VERMELHA ARTIFICIAL
LVA
LAMA VERMELHA ARTIFICIAL LVA
POR QUE UTILIZAR COMPONENTES ARTIFICIAIS?
Figura 4 - Bauxita utilizada no projeto

Fonte: Próprios autores


Figura 5- Soda utilizada no projeto
Fonte: Próprios autores
LVA E DAMA LABORATORIAIS
A solução DAMA pronta foi devidamente armazenada em vidro âmbar, com o intuito de evitar entrada de luz no frasco, visto que os reagentes que a compõem podem perder suas propriedades se armazenados inadequadamente.
Para se gerar a DAMA utilizou-se diversos sulfatos nitratos e cloreto de sódio, diluídos em água deionizada, além de ácido sulfúrico e nítrico para corrigir o pH.
DRENAGEM ÁCIDA DE MINA ARTIFICIAL DAMA
DRENAGEM ÁCIDA DE MINA
ARTIFICIAL DAMA
Pesaram-se as quantidades de cada reagente necessária em um béquer.
Homogeneizou-se a solução e a transferiu para um balão volumétrico de um litro, com o auxílio de um funil.
A solução de sulfato de ferroso foi à última a ser preparada.
Após todas as soluções devidamente preparadas, pipetou-se 100 ml de cada solução e acrescentou-se água até completar um litro de solução.

DRENAGEM ÁCIDA DE MINA ARTIFICIAL
DAMA
Figura 6 – Processo de filtração vista lateral (A) e vista superior (B)
Fonte: Próprios autores
Tabela 1 - Concentração dos reagentes utilizados na DAM
Figura 7 – Vidro Âmbar utilizado para armazenamento da DAMA
Fonte: Próprios autores

ENSAIOS DE NEUTRALIZAÇÃO
pH da primeira solução 9.8 após misturas pH aferido foi de 12,9.

DAMA após 30 dias adicionou-se Ácido Nítrico 3M atingindo pH 1,9.

Proporções de LVA e DAMA
1ª) 50% de LAV + 50% de DAMA
2ª) 60% de LAV + 40% de DAMA
3ª) 70% de LAV + 30% de DAMA
4ª) 80% de LAV + 20% de DAMA
5ª) 90% de LAV + 10% de DAMA

Verificado pH de todas soluções

O processo de neutralização foi repetido por três vezes para cada percentual escolhido
50% de bauxita e 50% de hidróxido de sódio sólido o pH 13,31.

Utilizou a segunda DAMA que teve seu pH reduzido a 1,04.

O terceiro ensaio 3 proporções diferentes de LVA e DAMA.
1ª) 50% de LVA + 50% de DAMA
2ª) 60% de LVA + 40% de DAMA
3ª) 70% de LVA + 30% de DAMA

Resultados reprodutíveis
ENSAIOS DE NEUTRALIZAÇÃO
PRIMEIRA SEQUÊNCIA DE
ENSAIOS DE NEUTRALIZAÇÃO
TERCEIRA SEQUÊNCIA DE
ENSAIOS DE NEUTRALIZAÇÃO
A segunda e a terceira misturas tiveram seu pH aferido por um período de 15 dias com intervalo de 3 dias entre as medições, para verificar se houve variação do pH no decorrer do tempo.
SEGUNDA SEQUÊNCIA DE
ENSAIOS DE NEUTRALIZAÇÃO
Nova LVA, com 50% de bauxita e 50% de hidróxido de sódio sólido, obtendo-se o pH de 13,15.
Nova DAMA utilizou-se além do ácido nítrico 3M, o ácido sulfúrico 0,1M até se obter pH 2,06
Proporções de LVA e DAMA
1ª) 50% de LVA + 50% de DAMA
2ª) 60% de LVA + 40% de DAMA
3ª) 70% de LVA + 30% de DAMA

Dois dias de repouso o pH foi aferido para todas as misturas.

CONSIDERAÇÕES FINAIS
AOS INTEGRANTES DO GRUPO PELO EMPENHO E DEDICAÇÃO

ESPECIALMENTE A PROF.DRA. CAROLINA DEL ROVERI PELO SEU COMPROMETIMENTO, TOTAL INCENTIVO E POR ACREDITAR EM NOSSOS POTENCIAIS.

E A BANCA AQUI PRESENTE.


Para diversas atividades podem-se utilizar águas não potáveis, como limpeza de pátios, descargas de banheiros, lavagens de veículos. Esta pratica permite maior volume de água disponível, reduzindo custos.

Uilização do decantado seria a sua utilização no próprio leito da lagoa, sendo este lago drenado , tal área poderia ser utilizada para cumprimento da Lei Federal 4.771, 16 setembro de 1965, Institui o Novo Código Florestal.

Outra sugestão para uso do resíduo sólido proveniente da decantação seria a sua utilização para recobrimento do lixo em aterros
CONSIDERAÇÕES FINAIS
CONSIDERAÇÕES FINAIS
AGREDICIMENTOS
CONSIDERAÇÕES FINAIS
DAMA de pH 2,06 e a LVA com pH 13,15 foram satisfatórias, mostrando que há futuro para pesquisas que busquem implementar essa neutralização em escalas de planta piloto, semi-industriais e industriais.

Como ocorre decantação das porções mais ferrosas da lama, sugere-se a reutilização da água destas soluções para fins secundários na própria indústria e do decantado como solo para reflorestamento e recobrimento de aterros.
RESULTADOS
Realizada a mistura da DAMA e LVA, foi observada a rápida decantação das partículas sólidas, sendo observadas duas fases bem nítidas, água límpida e corpo de fundo. Esta decantação rápida pode ser explicada pela precipitação de ferro na forma de óxidos, fato que nada interfere no processo de neutralização.
RESULTADO
RESULTADOS 2° ENSAIO
RESULTADOS 1° ENSAIO
1° resultados descartados pH’s de 12,9, para todas as amostras.

Erros na execução do experimento como a mistura de soluções

Erro de calibração do próprio aparelho

A DAMA apresentava corpo de fundo e uma coloração esverdeada não característica da mesma

A demora para a realização das aferições


Figura 10 - Rápida decantação, após realização da mistura da DAMA e LVA (A), solução após 72 horas bem decantada (B)
Fonte: Próprios autores

Figura 9 – Aferição do pH da DAMA
Fonte: Próprios autores

Figura 8 – Cinco soluções geradas a partir da
1ª sequencia de ensaios. Fonte: Próprios autores

RESULTADOS 3° ENSAIO
Com intuito de se alcançar a neutralidade (pH 7) foi acrescido mais volume de DAMA chegou-se a proporção em volume de 3:1, ou seja, 75% de DAMA e 25% de LVA.
Tabela 3 - pH's das soluções da segunda etapa de neutralização,
medidos ao longo de 15 dias
Tabela 2 - pH's obtidos na medida das misturas

Tabela 4 - pH's das misturas com DAMA pH 1,06

Tabela 5 - pH's das misturas com nova concentração de DAMA pH 1,06
Tabela 6 - pH's da terceira solução aferidos ao longo de 15 dias
De maneira geral concluiu-se que os objetivos do trabalho, de testar em laboratório se há como neutralizar lama vermelha utilizando drenagem ácida foram atendidos. Um próximo passo seria realizar os testes utilizando os produtos naturais e fazer os ensaios em escala piloto, para daí fomentar o uso dos rejeitos em algumas aplicações discutidas aqui.
NASCIMENTO, A.R.; LEMES, B.C.; CONDE MARIA, H.H.; PERRONI,J.F.; IELO, R.F.; SILVA, S.Y.; SANTOS, V.M.C.; BARBOSA,W.L..Neutralização do Resíduo de Bauxita (Lama Vermelha) Utilizando Drenagem Ácida de Mina – Escala Laboratorial. Poços de Caldas/MG. 2013.


REFERÊNCIAS
RESULTADOS LABORATORIAIS
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