Márcio R. Nunes, Luiz F. S. Pinto, Eloy A. Pauletto, e Flavia F. Fernandes

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1 ACIDIFICAÇÃO E LIBERAÇÃO DE SULFATO EM FUNÇÃO DE DIFERENTES DOSES DE CALCÁRIO EM SOLO CONTAMINADO COM PIRITA EM ÁREA DE MINERAÇÃO DE CARVÃO Márcio R. Nunes, Luiz F. S. Pinto, Eloy A. Pauletto, e Flavia F. Fernandes Universidade Federal de Pelotas PPG Manejo e Conservação da Água e do Solo

2 INTRODUÇÃO Drenagem ácida de minas (DAM) FeS 2 (s) + 15/4O 2 (aq) + 7/2H 2 O (l) Fe(OH) 3 (s) + 2H 2 SO 4 (aq) pirita ácido sulfúrico

3 I - Oxidação da pirita pelo oxigênio: FeS 2 + 7/2O 2 + H 2 O Fe SO H + II - Oxidação da pirita pelo Fe férrico: FeS Fe H 2 O 15Fe SO H + III - Oxidação do Fe ferroso pelo oxigênio: Fe 2+ + ¼O 2 + H + Fe 3+ + ½H 2 O (Thiobacillus ferrooxidans) Figura 1. Constantes das velocidades de reação da oxidação da pirita em função do ph (Nordstrom, 1982)

4 Predição da geração de acidez a) Testes Estáticos Potencial de acidificação (PA) (kg CaCO 3 t -1 ) - Teor total de enxofre: PA = %S x 31,25 - Oxidação com peróxido de hidrogênio: FeS /2H 2 O 2 Fe(OH) 3 + 2H 2 SO 4 + 4H 2 O Potencial de neutralização (PN) (kg CaCO 3 t -1 ) Potencial líquido de neutralização = PN - PA

5 Predição da geração de acidez b) Testes Cinéticos Células de umidade ciclos de injeção de ar seco e úmido seguidos de lixiviação Extração soxhelet - circulação com solução a 7 C de ácido acético ou água destilada Batch reactor água destilada e agitação contínua Testes em colunas ciclos de umedecimento e secagem criados pela passagem de água Testes de campo condições atmosféricas naturais

6 OBJETIVOS Esse trabalho teve por objetivo estudar a liberação de sulfato a partir de material de estéril e de mistura de estéril com solo presente em solos construídos na área regenerada da mina de carvão de Candiota-RS submetido a diferentes doses de calcário

7 PERFIL MOVIMENTADO CAMADAS APROVEITADAS COBERTURA MATERIAL E MÉTODOS PROFUNDIDADE (m),,4 1,4 3,5 3,8 SOLO ARGILA VERMELHA ARENITO ARGILITO Solo Terra vegetal Solo Construído 6,4 8,6 8,9 9,5 ARENITO FOLHELHO FOLHELHO CARBONOSO CARVÃO BL -,6m Material misturado pela Dragline - Estéril ARGILITO 11,5 CARVÃO CS - 2,6m 14,1 14,8 ARGILITO CARVÃO CI - 2,3m 17,1 18,2 ARENITO SILTITO 23, CARVÃO I1-1,2m 24,2 SILTITO 26,2 Figura 2. Perfil RITMITO geológico da malha IV - Candiota 26,6 27, CARVÃO I2 -,4m

8 Tabela 1. Análises químicas do solo e do estéril utilizado nas colunas de lixiviação Amostra ph H 2 O ph SMP H + Al NC (SMP) ph 6 ph 6,5 NC (H+Al) PA cmol c kg -1 Mg ha -1 kg CaCO 3 Mg -1 média solo 5,35 6,9 3,81 2,7 4,3 1,9 - média estéril 3,2 4,6 1,57 >21 >29 5,3 9,4 Tabela 2. Quantidades de calcário aplicadas para as diferentes proporções de solo/estéril nas colunas de lixiviação Solo Estéril Dose (PRNT 1%) Dose (PRNT 1%),5 1 2, % kg CaCO 3 Mg Mg CaCO 3 ha ,6 5,3 1,6 7,9 15,9 31, ,8 3,6 7,2 5,4 1,8 21, ,4 2,8 5,5 4,1 8,3 16,5 87,5 12,5 1,2 2,3 4,7 3,5 7, 14, 93,75 6,25 1,1 2,1 4,2 3,2 6,4 12,7 1 1, 1,9 3,8 2,9 5,7 11,5

9 Tu b o P V C 1 m m H = 4 5 m m água P a p e filtro Te la n y lo n H = 2 5 m m H = 1 5 m m So lo e /o u E sté ril C ilin d ro P V C H = 3 m m D isco d e P V C p e rfu ra d o Tu b o silic o n e C â m a ra d e a r R e c ip ie n te p a ra c o le ta Figura 3. Esquema de montagens das colunas de lixiviação solo / 1 estéril = 133g estéril = 7,3g pirita (,55%) = 39 mg S

10 Início 6 janeiro de (até 21/1/211) 223 dias (média 9 dias) Todas ph e CE 5/5 2 5/5 1 5/5 1/2 5/5 /1 2 /1 1 /1 1/2 /1 Sulfato - 3ª, 6ª, 12ª, 16ª, 2ª, 3ª, 37ª, 44ª, 56ª, 79ª, 1ª 14ª, 162ª, 185ª, 2ª e 226ª lixiv. Ca, Mg e Si - 3ª, 6ª, 3ª, 56ª, 79ª, 1ª 14ª, 162ª, 185ª, 2ª e 226ª lixiv.

11 Enxofre (mg dm -3 ) Estimativa de enxofre liberado por correlação com CE 1, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1,, y =,322x R 2 =,961, 5, 1, 15, 2, 25, Condutividade elétrica ( S cm -1 )

12 ph ph RESULTADOS E DISCUSSÃO ph 8, 7, /1- /1-1/2 /1-1 /1-2 6, 5, 4, 3, 2, , 7, 5/5-5/5-1/2 5/5-1 5/5-2 6, 5, 4, 3, 2,

13 RESULTADOS E DISCUSSÃO CE 14/2/25 24/2/26 27/3/27 5/3/28 13/2/29 2/3/21 18/1/211 14/2/25 24/2/26 27/3/27 5/3/28 13/2/29 2/3/21 18/1/211

14 sulfato (mmolc dm -3 ) sulfato (mmolc dm -3 ) RESULTADOS E DISCUSSÃO Sulfato 3 /1- /1-1/2 /1-1 / /5-5/5-1/2 5/5-1 5/5-2 3, 2,5 2, 1,5 1,,5,

15 Enxofre remanescente (%) Enxofre remanescente (%) RESULTADOS E DISCUSSÃO Liberação de Enxofre /1- /1-1/2 /1-1 / /5-5/5-1/2 5/5-1 5/

16 n o de para consumir o S n o de para consumir o S RESULTADOS E DISCUSSÃO Liberação de Enxofre /1- /1-1/2 /1-1 / /5-5/5-1/2 5/5-1 5/

17 Ca (mmol dm -3 ) Ca (mmol dm -3 ) RESULTADOS E DISCUSSÃO Liberação de Cálcio /1- /1-1/2 /1-1 /1-2 1,4 1,2 1,,8,6,4,2, lixiv iaçõe s /5-5/5-1/2 5/5-1 5/5-2 1,4 1,2 1,8,6,4,

18 Mg (mmol cm -3 ) Mg (mmol cm -3 ) RESULTADOS E DISCUSSÃO Liberação de Magnésio 12 1 /1- /1-1/2 /1-1 / /5-5/5-1/2 5/5-1 5/

19 Si (mg dm -3 ) Si (mg dm -3 ) RESULTADOS E DISCUSSÃO Liberação de Silício 6 /1- /1-1/2 /1-1 / /5-5/5-1/2 5/5-1 5/

20 CONCLUSÕES Somente a dose dupla de calagem indicada pela acidez potencial conseguiu manter o ph acima da testemunha, chegando a 4,5 no estéril e 5,5 no estéril+solo, contra 3, e 3,5 nos demais tratamentos para estéril e solo+estéril, respectivamente. A condutividade elétrica (CE) tendeu a diminuir gradativamente, variando em ciclos relacionados com as estações do ano, provavelmente influenciada pela atividade microbiana que catalisa a reação de oxidação da pirita. A intensidade da liberação estimada de sulfato foi diminuindo com o tempo, chegando ao final da 245ª lixiviação a corresponder ao consumo de mais de 7% e 8% da quantidade inicial de S no estéril e solo+estéril, respectivamente. Além de sulfato, quantidades apreciáveis de Ca e Mg também são liberados por deslocamento do complexo trocável bem como de silício por dissolução dos silicatos.

21 AGRADECIMENTOS À Companhia Riograndense de Mineração. Ao CNPq e Capes pela concessão de bolsas e ao CNPq Rede Cavão pelo apoio. Aos estudantes Angélica Bonumá (24-25) mestrado, Juliane Scheer (26-27) IC e Márcio Renato Nunes (27-211) IC, que cuidadosamente conduziram todas semanas este experimento. A todos os colegas que esperançosamente ainda estão esperando um dia poder ocupar o espaço daquele balcão.