Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Na drenagem ácida de mina a contaminação pelo manganês é notável e se caracteriza como um dos principais problemas ambientais vivenciados pela indústria mineradora. Este elemento tem sido frequentemente encontrado em concentrações muito acima do limite permitido para o lançamento que, de acordo Resolução CONAMA No. 430, é de 1,0 mg/L. Neste contexto, a precipitação oxidativa com KMnO4, quando empregada para recuperação e remoção do manganês, se destaca como um processo promissor. Neste trabalho, a primeira etapa constou de um planejamento estatístico onde foi possível a avaliação da influência de parâmetros de processo e a modelagem empírica da precipitação oxidativa do Mn II em amostras preparadas em laboratório. Foram avaliados quatro parâmetros: a dose de KMnO4, o pH, o tempo de reação e a concentração da solução de KMnO4. Apenas a dose de KMnO4, o pH e a interação entre estes dois fatores apresentaram influência significativa sobre o processo de precipitação oxidativa do manganês. Na etapa de otimização, a análise do aspecto das superfícies de resposta, descritas por modelos matemáticos empíricos, permitiu avaliar as combinações entre o pH e a dose de KMnO4 que contribuem para uma maior eficiência do processo. Os melhores resultados foram obtidos para doses de KMnO4 de 1,63 mg KMnO4/mg Mn II em pH 3,0 e 1,54 mg KMnO4/mg Mn II em pH 5,0. As remoções de manganês observadas nestas condições foram 99,84% e 99,90% respectivamente, para uma concentração inicial de 100 mg/L. Posteriormente, o estudo cinético do processo utilizando soluções de Mn II preparadas em laboratório, mostrou que a precipitação do manganês com KMnO4 apresenta a vantagem de ser rápida. A concentração de Mn II decresceu exponencialmente atingindo limites inferiores a 1,0 mg/L em menos de 10 minutos de reação. A cinética da reação foi favorecida com a elevação do pH. Os precipitados formados apresentaram baixa cristalinidade com pequenas diferenças morfológicas em função do pH do meio, sendo a fase mineralógica encontrada a birnessita (MnO2), de acordo com espectroscopia RAMAN. Estas observações experimentais estão de acordo com os resultados da modelagem realizada com o programa PHREEQC, na qual a presença do óxido de manganês MnO2 foi confirmada nas fases birnessita, pirolusita e nsutita. Na etapa final, amostras de drenagem ácida oriundas de uma antiga mina de urânio desativada foram caracterizadas quimicamente e submetidas ao tratamento com KMnO4 em escala laboratorial. A caracterização das amostras mostrou que os parâmetros que estão fora da especificação segundo a legislação são o manganês, o fluoreto e também o pH. Além disso, as concentrações de cálcio, alumínio e sulfato são relativamente elevadas. O ensaios de precipitação oxidativa foram conduzidos em valores de pH 3,0, 5,0 e 7,0. Em pH 7,0 o processo mostrou-se mais eficiente, não apenas em relação a remoção de Mn II, que alcançou níveis de aproximadamente 99 %, mas também em termos da velocidade de reação, sendo o equilíbrio atingido em 10 min de reação. Verificou-se uma remoção mais significativa dos outros componentes como ferro, alumínio e urânio na etapa de ajuste do pH para 7,0 com NaOH. Os precipitados formados na etapa de oxidação não apresentaram cristalinidade, contudo foram identificadas as fases birnessita (MnO2), hausmanita (Mn3O4) e manganita (MnOOH), de acordo com espectroscopia RAMAN. Além do manganês, foram detectados nos precipitados: alumínio, cálcio, zinco, urânio, terras raras, oxigênio e flúor. A simulação com o PHREEQC permitiu a identificação das fases termodinamicamente possíveis em cada etapa do processo. Na etapa de ajuste de pH foram formadas, principalmente, fases contendo ferro, urânio, alumínio e o manganês. A etapa de adição do agente oxidante foi caracterizada por remoções de manganês nas fases birnessita (MnO2), bixbyita (Mn2O3), hausmanita (Mn3O4), manganita (MnOOH), nsutita (MnO2), pirolusita (MnO2) e cálcio na forma de fluorita (CaF2) / The manganese contamination present in acid mine drainage is outstanding as one of the main environmental issues experienced by the mining sector. This element has been frequently found in concentrations much higher than the allowed limit for discharge which is 1.0 mg/L according to Brazilian legislation, CONAMA No. 430. In this context, the oxidative precipitation by KMnO4, when employed to recover and remove manganese is a promising process. In this work, throughout a statistical design it was possible to assess the influence of process parameters as well as the empirical modeling of oxidative precipitation of Mn II in laboratory prepared samples. The experiments consisted of evaluating four parameters: the KMnO4 dose, pH, reaction time and concentration of KMnO4 solution. Only the dose of KMnO4, the pH and the interaction between these two factors have shown significant influence. In the optimization stage, by observing the aspect of the response surfaces, described by empirical mathematical models, it was possible to find out the combinations between pH and KMnO4 dose that could increase the process efficiency. The best results were obtained throughout trials conduct at pH 3.0 with KMnO4 ratio of 1.63 mg KMnO4/mg Mn II and at pH 5.0 with ratio of 1.54 mg KMnO4/mg Mn II. The manganese removals under these conditions were 99.84% and 99.90%, respectively. Subsequently, the kinetics study was carried out by using solutions of Mn II prepared in the laboratory. The results have shown that the precipitation of manganese by KMnO4 has the advantage of being fast. The concentration of Mn II decreases exponentially reaching the lower limit of 1.0 mg/L around 10 minutes of reaction. Additionally, the kinetics of the reaction is favored with increasing pH. The produced precipitates have low crystallinity and show slight morphologic differences according to the pH assessed. The main mineral phase identified by RAMAN spectroscopy was birnessite (MnO2). These experimental observations match with the modeling results performed withPHREEQC, in which the presence of manganese oxide MnO2 was identified as birnessite, pyrolusite and nsutita. In the final step, samples of acid mine drainage originated from one former and inactive uranium mine were chemically characterized and underwent with KMnO4 in bench scale. The samples characterization showed that manganese, fluoride and the pH are beyond limits set by legislation. Furthermore, the calcium, aluminum and sulphate are present in relatively high concentrations. The oxidative precipitation trials were carried out at pH 3.0, 5.0 and 7.0. At pH 7.0 the process was more efficient for the removal of Mn II, which accomplished levels of approximately 99%, and also in terms of reaction rate, the equilibrium was achieved within 10 min of reaction. Under the same condition i.e., at pH 7.0, there was an increase in the removal of other components such as iron, aluminum and uranium. The precipitates formed were not crystalline; nevertheless it was possible to identified the phases birnessite (MnO2), and possibly hausmanita (Mn3O4) and manganite (MnOOH) by RAMAN spectroscopy. Besides manganese, the species aluminum, calcium, zinc, uranium, rare earths, oxygen and fluorine were also detected in the precipitated. The simulation with PHREEQC enabled the identification of thermodynamically possible phases at each stage of the process. In the step of pH adjustment, essentially, phases containing iron, uranium, manganese and aluminum are formed. The adding of KMnO4 is characterized by manganese and calcium removal as birnessite (MnO2), bixbyite (Mn2O3), hausmaninte (Mn3O4), manganite (MnOOH), nsutite (MnO2), pyrolusite (MnO2) and fluorite (CaF2).

O manganês é um contaminante comum em drenagem ácida de mina (DAM). Sua alta solubilidade em uma grande faixa de pH torna difícil removê-lo de águas contaminadas. No Brasil, o problema de DAM se destaca no Complexo Mínero Industrial de Poços de Caldas- CIPC, das Indústrias Nucleares do Brasil. A DAM gerada possui pH em torno de 2,8 e concentrações de manganês próxima de 144 mgL-1, valor esse bem acima dos valores permitidos para descarte de 1 mgL-1. O tratamento atual da água ácida é realizado com cal (CaO) e tem consumido grandes quantidades deste reagente com geração intensa de precipitado. O presente trabalho apresenta os resultados de remoção do manganês do efluente ácido acima, através de ensaios contínuos em colunas e ensaios em batelada, com utilização de cal, calcário e dióxido de manganês. Nos experimentos em batelada foram investigadas as seguintes variáveis: Eh, pH, influência da aeração, tempo de reação, eficácia do agente precipitante, dentre eles cal, calcário e utilização do MnO2 como sorvente de Mn solúvel. Ao comparar os ensaios realizados com cal e o calcário não se observou diferença entre os dois precipitantes, na faixa de pH entre 2,7 e 11. Tanto com cal quanto com calcário, a remoção de Mn ocorreu de maneira eficiente apenas em pH maior ou igual a 10, nos ensaios sem aeração. Na presença de aeração, a remoção foi efetiva em pH acima de 9,6, ou seja, a influência dessa variável não foi expressiva. Na ausência de aeração, a influência do Eh na remoção de Mn ocorreu apenas em valores abaixo de 200 mV para os ensaios com calcário e, menores que 100 mV para os ensaios com cal. No sistema aerado os resultados mais eficientes foram obtidos em valores de Eh menores que 100 mV para os dois reagentes. Com a utilização do MnO2, foi possível atingir o limite para descarte em uma faixa de pH entre 6,8 e 7,2, com 2 g de MnO2 e tempo mínimo de 2 horas de reação. Nos experimentos em colunas, foram avaliadas as seguintes variáveis: vazão, tempo de residência, volume de leito e eficácia do calcário e do óxido do manganês. A água de mina foi passada por uma coluna contendo calcário, MnO2 ou mistura de calcário e MnO2. Os leitos constituídos apenas por calcário, alimentados com água de mina em pH 2,8 por um tempo de residência de 5 horas não apresentaram resultados satisfatórios. De forma semelhante, quando se utilizou mistura de calcário/MnO2, os resultados foram insatisfatórios não tendo atingido o padrão de lançamento de 1mgL-1 em nenhuma das condições avaliadas. Finalmente, os melhores resultados em colunas foram referentes a um volume leito de 40 mL, em uma coluna de 35 cm de comprimento e 19,05 mm de diâmetro, constituído apenas por MnO2, alimentado com solução neutralizada com calcário e tempo de residência de 3,3 h. O carregamento máximo de manganês obtido nesta condição foi de 13,9 mgg-1. / Manganese is a common component of acid mine drainage (AMD). Due to its high solubility over a wide pH range, it is notoriously difficult to remove it from contaminated waters. The AMD that occurs in Mineral Industrial Complex of Poços de Caldas (CIPC) &#56256;&#56497; which belongs to the Nuclear Industries of Brazil (INB), is due to the great amount of sulfite waste disposed of the surrounding areas near the mining region. The generated acid waters with pH around 2,7 contain manganese (140 mgL-1) in concentration above the permissible level for discharging in the environment (1 mg L-1). The current water treatment removes manganese by adding lime (CaO), which produces high quantity of precipitate. This study shows the results of the removal of manganese present in acid waters of the CIPC through batch and continuous column experiments by using lime, limestone and manganese dioxide. Batch experiments evaluated the following parameters: Eh, pH, aeration, reaction time, efficiency of lime and limestone as precipitant agents, and manganese dioxide as sorbent of soluble Mn. The results show no difference between lime and limestone in manganese precipitation at pH range from 2,7 to 11. By using lime and limestone, under unaerated conditions, it was produced em effective manganese removal at pH &#56256;&#56436; 10. Under aerated conditions, the efficient removal occurred when pH reached 9,6, i.e, the aeration was not very important in the conditions studied. Under no aeration, the effective removal was at Eh < 200 mV for limestone and 100 mV for lime. For the aerated system, the best results were obtained at Eh below 100 mV for both reagents. When manganese dioxide was used, the metal concentration meet the discharging limit in the pH range 6,8-7,2 with 2 g of MnO2 and 2 h of reaction. The parameters studied in the experiments with columns were: flow rate, residence time, bed volumn and the efficiency of limestone and manganese dioxide. The mine water was used as feed solution in columns packed with limestone, MnO2 or the mixture limestone/ MnO2. For columns packed with limestone, fed with mine water with pH 2,7 and 5 h of residence time, the manganese concentration did not meet the discharging limit of 1 mgL-1, as for columns containing the mixture limestone/MnO2. Finally, the best results were obtained for columns consisted of 40 mL bed volumn, packed with MnO2, fed with mine water neutralized with limestone and a residence time of 3,3 h. The highest manganese loading capacity obtained in this condition was 13,9 mgg-1