ESTUDO E OBTENÇÃO DE PRODUTOS DE VALOR AGREGADO APARTIR DA DRENAGEM ÁCIDA DE MINA DO SUL DE SANTA CATARINA. Peterson.

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1 ESTUDO E OBTENÇÃO DE PODUTOS DE VALO AGEGADO APATI DA DENAGE ÁCIDA DE INA DO SUL DE SANTA CATAINA. PETESON 1,.; PIZZOLO 2, J. P. PIZZOLO 3, J. P. TAONTIN 4, D. P.; VIEIA 5, G. B. 1 Universidade do Extremo Sul Catarinense, Departamento de Engenharia Química Peterson. michael@unesc.net 2 Universidade do Extremo Sul Catarinense, Curso de Engenharia Química Pizzolo. juliana_pavei@hotmail.com 3 Universidade do Extremo Sul Catarinense, Curso de Engenharia Química Pizzolo. jussara_pavei@hotmail.com 4 Universidade do Extremo Sul Catarinense, Curso de Engenharia Química Tramontin.deiseparol@yahoo.com.br 5 Universidade do Extremo Sul Catarinense, Curso de Engenharia Química vieira. gabinha24@hotmail.com ESUO - As indústrias carboníferas situadas na região sul catarinense fazem parte de um importante setor industrial com ênfase na mineração de carvão para produção de energia elétrica. Junto ao carvão está o mineral pirita (FeS 2 ), com nome de sulfeto de ferro, este em combinação com o Oxigênio (O 2 ) do ar e a água é responsável pelo mecanismo gerador de drenagem ácida de mina também conhecido por DA. Nos experimento houve amostras de drenagem ácida gerada em laboratório e amostras de drenagem coletadas na Carbonífera da região sul catarinense. A partir das amostras foram realizadas titulações com hidróxido de sódio (0,5) e com auxílio de um phmetro foram coletadas amostras de diferentes ph. Os resultados de Espectrofotometria de Absorção Atômica/Chama, Turbidimétrico e Difração de raios-x mostraram-se satisfatórios para a identificação dos elementos químicos presentes na drenagem. Um dos rejeitos contidos na DA é o composto de ferro, que quando tratado termicamente (processo de calcinação) reage formando hematita, pigmento de coloração avermelhada, onde foi utilizado na fabricação de vidro. Outro composto de ferro obtido a partir da drenagem ácida de mina é a magnetita (Fe 3 O 4 ). Estudos mostram que a síntese de nanopartículas de magnetita tem sido foco de várias investigações em aplicações ambientais. Trabalhos realizados nesta área mostram a importância do estudo sobre a drenagem ácida para fins industriais, proporcionando redução do impacto ambiental causado pela mineração de carvão, como também a obtenção de produtos de grande aplicação com baixo custo, pois, são utilizados materiais na forma de rejeitos poluidores. Palavras chave: DA, pirita, oxidação. INTODUÇÃO Citado na literatura por Peterson e outros (2010), mostram que a região sul Catarinense tem um histórico de mais de um século de mineração de carvão. O lado negativo desta exploração sem cuidados ambientais foi o surgimento de um grande número de áreas degradadas pela mineração do carvão. Uma das principais conseqüências foi à destruição de terras e poluição dos principais rios da região, com aumento de sua acidez e concentração de metais pesados. O trabalho de ubio e outros (2007) relatam que a drenagem ácida de mina (DA) representa um dos mais severos problemas ambientais da indústria da mineração a nível mundial (com a poluição de águas e solos). A DA é gerada pela oxidação da pirita e a formação de ácido sulfúrico, sulfato e íons ferrosos e férricos. O mecanismo químico de Evangelou (2000) é descrito abaixo de como acontece à drenagem ácida em minas de carvão: FeS 2(s) + 7/2O 2(g) + H 2 O (l) Fe ++ (aq) + 2SO 4 - (aq) + 2H + (aq) (1) Fe ++ (aq) + 1/2O 2(g) + 2H + (aq) Fe +++ (aq) + H 2 O (l) (2) (3) Fe +++ (aq) + 3H 2 O (l) Fe(OH) 3(s) + 3H + (aq)

2 4FeS 2(s) + 15O 2(g) + 14H 2 O (l) 4Fe(OH) 3(s) + 8SO 4 -- (aq) + 16H + (aq) (4) De acordo com Evangelou, (2000), o íon ferroso gerado na reação (equação 1) pode ser oxidado ao estado férrico (equação 2) que se hidrolisa gerando mais acidez (equação 3). Os hidróxidos ferrosos e férricos, associados na reação química (equação 2), dão a cor vermelho alaranjada que é característica da drenagem ácida da mina. Esta pode ser observada geralmente nos córregos e nas áreas da mina de carvão. Uma vez que os produtos da oxidação estão na solução, a etapa que determina a reação ácida é a oxidação do íon ferroso (Fe 2+ ) ao íon férrico (Fe 3+ ). Peterson e outros (2008), também relatam que para uma precipitação significativa tem-se o composto hidróxido de ferro. Este hidróxido de ferro obtido passará por um processo de calcinação (tratamento térmico) para que seja obtida a hematita (Fe 2 O 3 ) que é um importante pigmento com várias aplicações na região sul catarinense, inclusive da indústria cerâmica, em esmaltes produzidos por colorifícios e em indústrias de vidros. Viadero e Wei (2006) mostram que há outra importante área, são as nanopartículas de magnetita, onde são aplicadas na biomedicina e também em nanosorventes em engenharia ambiental, pelo fato deste ter altas propriedades magnéticas. EXPEIENTO Os ensaios de precipitação química foram realizados com efluente sintético e efluente natural, denominados DA. As amostras de drenagem ácida de mina utilizada nessa primeira etapa do trabalho foram produzidas em laboratório, seguindo o roteiro descrito abaixo: isturou-se 13, 80g de pirita moída com 1400 ml de água deionizada num Becker de 2000 ml. Nesta solução foi colocada uma bomba de ar a fim de criar drenagem ácida de mina em laboratório. Após sete dias medindo o ph desta solução periodicamente observou-se que este se estabilizou próximo de ph 3.0. etirou-se a pirita decantada e realizou-se a caracterização do sobrenadante. A análise de chumbo e ferro total do sobrenadante prosseguiu pelo método analítico de Espectrofotometria de Absorção Atômica/Chama e sulfatos pela técnica do Turbidimétrico. O restante de drenagem da amostra foi titulado com hidróxido de sódio (NaOH) 0,48. Após a titulação houve precipitado e, portanto a secagem do mesmo em uma manta de aquecimento e depois realizado o ensaio de difração de raios-x. ealizaram-se amostras de 7, 14 e 21 dias de reação em laboratório. A segunda etapa do trabalho foi coletada amostra de drenagem ácida na Carbonífera Criciúma e feita análise do ph. A caracterização da drenagem ácida de mina foi feita por Espectrômetro Absorção Atômica/chama para a identificação de chumbo e Ferro II e sulfeto pelo método do. Iodométrico. Fez-se a titulação com hidróxido de sódio (NaOH) 0,48. A secagem do precipitado foi conduzida em uma manta. 1 a Amostra: ph entre 3 e 9. 2 a Amostra: ph entre 10 e 12. Posteriormente, os precipitados formados a partir da DA coletada na carbonífera sofreram um tratamento térmico em um forno de ustulação com aumento de temperatura gradativa de 15 C / min até atingir a temperatura final de 900 C. Caracterizou-se a amostra por D-X. ESULTADOS E DISCUSSÃO O resultado apresentado no difratograma (Figura 2) da amostra produzida em laboratório mostrou-se satisfatório para a presença de magnetita, já que os principais picos presentes no mesmo são do mineral.

3 CPS A coloração quando houve a titulação apresentou-se esverdeada (Figura 1). Isso comprova que o íon ferroso, Fe 2+, converte-se em hidróxido ferroso em ph > 8,5 e o precipitado apresentam uma coloração verde-azulada (Possa; Santos, 2003). Figura 1: Precipitado formado após titulação de NaOH Theta 2 Theta: = agnetita, = não identificado Figura 2: Difração de aios-x do precipitado formado após titulação de NaOH. Na fabricação de drenagem ácida em laboratório, através da medição periódica do ph, observou-se que quanto maior o tempo de reação do mineral pirita com a água e oxigênio menor é o ph da reação. A Figura 3 mostra o decrescimento do ph com o aumento do tempo de reação em laboratório.

4 ph 4 3,75 3,5 3,25 3 2,75 2,5 2, Tempo de reação (h) Figura 3: Valores de ph da Drenagem Sintética. Isso evidencia as conseqüências que ocorrem no meio ambiente causada pela mineração de carvão á céu aberto. Os precipitados obtidos na titulação de hidróxido de sódio (NaOH) na drenagem ácida coletada na carbonífera, foram basicamente compostos de ferro. A amostra foi calcinada para a obtenção da hematita, que se realizou ensaio para utilização como pigmento para a cerâmica. CONCLUSÃO A partir dos resultados de drenagem natural e sintética obteve-se composto de ferro que tratado termicamente resulta em hematita (Fe 2 O 3 ), que pôde ser utilizado para a pigmentação de vidro. Ensaios realizados em laboratório com drenagem sintética apresentaram propriedades magnéticas que podem passar por um processo de síntese para obtenção de nanopartículas magnéticas que tem sido foco de várias investigações em aplicações ambientais. EFEÊNCIAS ALEXANDE, N. Z. KEBS, A. S. J. (1995), Qualidade das águas superficiais do município de Criciúma, SC. Vol. 6, CP, Porto Alegre, S. BANDYOPADHYAY D. (2005), Study of Kinetics of Iron inerals in Coal by 57Fe össbauer and FTI Spectroscopy during Natural Burning. Hyperfine Interactions, 163, EVANGELOU, V. P. (2000), Pyrite Oxidation And its Control: Solution Chemistry, Surface Chemistry, Acid ine Drainage (AD), olecular Oxidation echanisms, icrobial ole, Kinetics, Control, Ameliorates And Limitations, icroencapsulations. Boca aton, Florida: CC Press. PETESON,.; PAVANELO, J., COEA, L. H.; OLIVEIA, A. (2008) Possibilidades de Utilização da Pirita Contida no ejeito Piritoso Produzido pela ineração de Carvão no Sul Catarinense. 1º Congresso Internacional de Tecnologias para o eio Ambiente, Bento Gonçalves S. PETESON,.; VIEIA, G. B., PIZZOLO, J. P. (2010) Estudo de metodologias de valorização da drenagem ácida de mina de carvão do sul catarinense. 2º Congresso Internacional de Tecnologias para o eio Ambiente, Bento Gonçalves S.

5 PETESON,.; VIEIA, G. B., PIZZOLO, J. P, SCADUELLI, DE C, G. (2010) Drenagem Ácida de ina de Carvão do Sul Catarinense: Possibilidades. XVIII Encontro de Química da egião Sul, Curitiba P. POSSA,. V.; SANTOS,. D. C.dos. (2003) Tratamento de Drenagem Ácida de ina por Processo de Neutralização Controlada. Contribuição técnica elaborada para o Seminário Brasil- Canadá de ecuperação Ambiental de Áreas ineradas, Florianópolis, SC, v PHILOENA, G. L. DE. B. (2005), Cultura do carvão em criciúma-sc: A história que não se conta UNESC, Criciúma SC (Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais), 176 p. ubio, J., SILVEIA, N, DA A, SILVA,. D.. (2007) Técnicas para tratamento e aproveitamento de águas ácidas residuais da mineração de carvão. III Workshop Gestão E ecurso De Água Na Indústria, Porto Alegre: UFS. WEI, X.; VIADEO J,. C. (2006), Synthesis of magnetite nanoparticles with ferric iron recovered from acid mine drainage: Implications for environmental engineering. organtown, USA: West Virginia University, 280, 1 7.