A Drenagem Ácida de Mina (DAM) é proveniente da oxidação natural de materiais sulfetados quando em contato com o ar e com a água. Este problema atinge em alto grau a mineração de carvão. A DAM advém principalmente de depósitos de rejeitos de carvão que contém uma alta concentração de pirita (FeS2). Uma das tecnologias de prevenção da geração da DAM consiste no método de aditivos alcalinos. Assim, o objetivo do presente trabalho foi avaliar, em estudos de laboratório, o controle da DAM pela mistura de um rejeito de carvão com um resíduo industrial alcalino. O rejeito de carvão estudado foi obtido de uma mineração de carvão do Rio Grande do Sul - Brasil. Os resíduos alcalinos avaliados foram cinzas leves e de fundos de termoelétricas bem como escórias de uma usina siderúrgica semi-integrada, situadas no mesmo Estado. Determinou-se o potencial de geração de acidez e o potencial de neutralização dos materiais pelo método de contabilização de ácidos e bases. Após, realizaram-se ensaios cinéticos em células úmidas pelo Método ASTM D 5744-96. Os resultados demonstram que o rejeito de carvão gera DAM. Contudo, os problemas ambientais podem ser em grande parte resolvidos pela mistura do rejeito com as cinzas de termoelétrica em uma proporção de 1:4 ou pela mistura do rejeito com a escória de aciaria em uma proporção de 4,8:1. Os ensaios cinéticos demonstram que, nesta condição, ocorre um aumento do pH e uma redução na liberação de acidez, metais e sulfatos na água lixiviada. Desta forma, foi demonstrada que a disposição conjunta de rejeitos de carvão com materiais alcalinos é uma alternativa viável para o controle da geração de DAM em minerações de carvão. / The Acid Mine Drainage (AMD) is the result of the natural oxidation of sulphide minerals when exposed to the combined action of water and oxygen. This problem reaches in high degree the coal mining. Sources of AMD are mainly the coal waste deposits that contain high pyrite (FeS2) concentrations. One of the technologies to prevent the AMD consists in the alkaline additive method. Thus, the aim of this work was to study, at laboratory scale, the AMD control by blending coal tailings with alkaline wastes. A coal-tailing sample was collected from a coal mine in Rio Grande do Sul State, Brazil. The alkaline wastes were bottom and fly ashes from thermoelectric plants and slags from a semi-integrated steel plant, both located in the same State. Static tests were carried out by the acid-base account method to determine the balance between the acid producing and acid consuming (neutralizing) mineral components of the sample. Later, kinetic tests were conducted in humidity cells, following the ASTM D 5744-96 method. The results showed that the coal tailing generates AMD. However, the environmental problems can be minimized by mixing the coal waste with bottom ash in 1:4 proportion or by mixing coal tailing with the metallurgical slag in a 4,8:1 proportion. The kinetic experiments proved that, in this condition, the lixiviate presents a higher pH and lower concentration of acidity, metals and sulphate. Finally, it is possible to conclude that blending coal tailings with alkaline wastes can be a viable alternative for DAM control in coal mining.

Na região sul do Brasil existe enormes reservas de carvão, bem mineral que exerce um papel fundamental na segurança energética do país. O setor carbonífero tem buscado progredir em relação ao seu comprometimento com o meio ambiente, reduzindo os impactos das atividades de lavra e beneficiamento. Entretanto, pouca atenção vem sendo dada às oportunidades existentes em relação ao aproveitamento dos rejeitos gerados. Estima-se que, na mineração de carvão em Santa Catarina, 60 a 70% do minério ROM beneficiado são descartados em módulos de rejeitos como um material sem valor comercial. O resultado é o comprometimento de áreas e a geração da drenagem ácida de minas (DAM), efluente que precisa ser tratado. Assim, a presente tese teve como objetivo avaliar técnicas e alternativas tecnológicas visando o aproveitamento integral ou parcial dos resíduos gerados na mineração de carvão. Estudos de caracterização de um típico módulo de rejeitos, bem como dos materiais que são dispostos no módulo de rejeitos, foram realizados. Avaliaram-se processos de beneficiamento gravimétrico para a separação do rejeito em três produtos: (i) uma fração contendo matéria carbonosa; (ii) uma fração de materiais inertes com baixo teor de enxofre; e (ii) um concentrado de pirita. Para a caracterização tecnológica dos materiais foram realizados ensaios de classificação de tamanho de partícula, ensaios de afunda-flutua, análise imediata, análise elementar bem como estudos petrográficos e mineralógicos. Análises ambientais também foram conduzidas, os quais seguiram os procedimentos da NBR 10.004, métodos estáticos de contabilização de ácidos e bases e testes cinéticos de predição da geração de acidez. Os resultados obtidos mostraram que, através do comprometimento das partes interessadas e de uma abordagem sistêmica e integrada do beneficiamento, é possível recuperar material energético e pirita; reduzindo ou eliminando a massa de rejeitos disposta. Também é possível minimizar os danos ambientais e os custos relacionados com a geração de DAM. A presente proposta vem ao encontro de novos conceitos na mineração, como a “produção mais limpa” e a busca de “rejeito zero”. / Coal plays a key role in the Brazil energy security and in southern Brazil there are extensive reserves of this mineral. The coal industry has been engaged in relation to its commitment to the environment by reducing the impacts on mining and processing activities. However, very little emphasis has been placed on opportunities related to use or recycling of downstream waste. It is estimated that approximately 60 to 70% of the run-of-mine (ROM) coal extracted from underground mines in the coal Basin of Santa Catarina, Brazil, is discarded as waste in dump deposits. These waste discards contain sulphide minerals, particularly pyrite, which oxidize and give rise to acid mine drainage (AMD) with the well known environmental impacts and economic costs. Thus, this thesis aimed to evaluate alternative technologies and techniques focused on a full recovery of downstream wastes generated in coal mining activities. Characterization of a typical coal dump deposit was performed. Gravimetric beneficiation was carried out for the separation of waste into three products: (i) a fraction containing carbonaceous rocks; (ii) a fraction of inert materials with low sulfur content; and (iii) a pyrite concentrate. Technological characterization was conducted in terms of particle size distribution, sink-and-float tests, proximate and ultimate analysis, petrographic and mineralogical studies. Environmental analysis were conducted by NRB 10004 (waste classification) and static and kinetic acid prediction methods. The results obtained demonstrate that by the involvement of stakeholders and by a systemic and integrated approach to processing, it is possible to recover energetic material and pyrite; reducing or eliminating dump deposits. It can also minimize environmental damage and costs associated with the generation of DAM. This approach is in line with the new concepts in mining, such as "cleaner production" and the searching for a "zero waste mining".

A Drenagem Ácida de Mina (DAM) é proveniente da oxidação natural de materiais sulfetados quando em contato com o ar e com a água. Este problema atinge em alto grau a mineração de carvão. A DAM advém principalmente de depósitos de rejeitos de carvão que contém uma alta concentração de pirita (FeS2). Uma das tecnologias de prevenção da geração da DAM consiste no método de aditivos alcalinos. Assim, o objetivo do presente trabalho foi avaliar, em estudos de laboratório, o controle da DAM pela mistura de um rejeito de carvão com um resíduo industrial alcalino. O rejeito de carvão estudado foi obtido de uma mineração de carvão do Rio Grande do Sul - Brasil. Os resíduos alcalinos avaliados foram cinzas leves e de fundos de termoelétricas bem como escórias de uma usina siderúrgica semi-integrada, situadas no mesmo Estado. Determinou-se o potencial de geração de acidez e o potencial de neutralização dos materiais pelo método de contabilização de ácidos e bases. Após, realizaram-se ensaios cinéticos em células úmidas pelo Método ASTM D 5744-96. Os resultados demonstram que o rejeito de carvão gera DAM. Contudo, os problemas ambientais podem ser em grande parte resolvidos pela mistura do rejeito com as cinzas de termoelétrica em uma proporção de 1:4 ou pela mistura do rejeito com a escória de aciaria em uma proporção de 4,8:1. Os ensaios cinéticos demonstram que, nesta condição, ocorre um aumento do pH e uma redução na liberação de acidez, metais e sulfatos na água lixiviada. Desta forma, foi demonstrada que a disposição conjunta de rejeitos de carvão com materiais alcalinos é uma alternativa viável para o controle da geração de DAM em minerações de carvão. / The Acid Mine Drainage (AMD) is the result of the natural oxidation of sulphide minerals when exposed to the combined action of water and oxygen. This problem reaches in high degree the coal mining. Sources of AMD are mainly the coal waste deposits that contain high pyrite (FeS2) concentrations. One of the technologies to prevent the AMD consists in the alkaline additive method. Thus, the aim of this work was to study, at laboratory scale, the AMD control by blending coal tailings with alkaline wastes. A coal-tailing sample was collected from a coal mine in Rio Grande do Sul State, Brazil. The alkaline wastes were bottom and fly ashes from thermoelectric plants and slags from a semi-integrated steel plant, both located in the same State. Static tests were carried out by the acid-base account method to determine the balance between the acid producing and acid consuming (neutralizing) mineral components of the sample. Later, kinetic tests were conducted in humidity cells, following the ASTM D 5744-96 method. The results showed that the coal tailing generates AMD. However, the environmental problems can be minimized by mixing the coal waste with bottom ash in 1:4 proportion or by mixing coal tailing with the metallurgical slag in a 4,8:1 proportion. The kinetic experiments proved that, in this condition, the lixiviate presents a higher pH and lower concentration of acidity, metals and sulphate. Finally, it is possible to conclude that blending coal tailings with alkaline wastes can be a viable alternative for DAM control in coal mining.

A drenagem ácida proveniente de atividades mineiras ocorre em diferentes áreas da Bacia Carbonífera de Santa Catarina. As atividades de mineração de carvão deixaram um legado de mais de 6.700 ha de áreas afetadas em superfície, 15.000 ha de áreas de mineração subterrânea, mais de 800 aberturas de mina e 2.000 km de rios contaminados, que são distribuídos em três bacias hidrográficas. Acidificação do meio ambiente, perda de capacidade de uso do solo e toxicidade ao meio foram os impactos evidenciados e constatados em todas as áreas como sendo os principais riscos ambientais em áreas de passivo pela mineração de carvão. Para identificar quais são as áreas críticas em relação aos impactos identificados, foi definida uma equação de susceptibilidade aos riscos potenciais aplicando-se a metodologia AHP - Analytic Hierarchy Process de acordo com a hierarquia dos indicadores ambientais das áreas, obtendo matrizes cruzadas, com as quais as equações de susceptibilidade foram elaboradas. Os pesos de acordo com as caracteristicas dos resultados serviram para reclassificar os indicadores ambientais e assim a aplicação das equações. Após obtenção da equação e sua aplicação os resultados apontaram que as nove áreas estudadas estão enquadradas em alta e crítica suscetibilidade a risco, logo a metodologia AHP serve para a administração dos riscos em área de passivo ambiental, servindo para avaliação de risco e outras informações para determinar as opções e tomar decisões sobre como reduzir e eliminar riscos. Desta forma, a aplicação do AHP incorpora uma metodologia consistente no processo de escolha de áreas prioritárias para a recuperação ambiental. / Acid drainage from mining activities occurs in different areas of the Santa Catarina Carboniferous Basin. Coal mining activities have left a legacy of more than 6,700 ha of affected surface areas, 15,000 ha of underground mining areas, more than 800 mine openings and 2,000 km of contaminated rivers, which are distributed in three river basins. Acidification of the environment, loss of land use capacity and toxicity to the environment were the evidenced and verified impacts in all areas as the main environmental risks in areas of liabilities for coal mining. In order to identify the critical areas in relation to the identified impacts, a potential risk susceptibility equation was defined by applying the AHP - Analytic Hierarchy Process according to the hierarchy of the environmental indicators of the areas, obtaining cross-matrices, with which the susceptibility equations were elaborated. The weights according to the characteristics of the results served to reclassify the environmental indicators and thus the application of the equations. After obtaining the equation and its application the results indicated that the nine areas studied are framed in high and critical susceptibility to risk, so the AHP methodology is used to manage the risks in the area of environmental liabilities, serving for risk assessment and other information for determine options and make decisions about how to reduce and eliminate risks. In this way, the application of the AHP incorporates a consistent methodology in the process of choosing priority areas for environmental recovery.

Na região sul do Brasil existe enormes reservas de carvão, bem mineral que exerce um papel fundamental na segurança energética do país. O setor carbonífero tem buscado progredir em relação ao seu comprometimento com o meio ambiente, reduzindo os impactos das atividades de lavra e beneficiamento. Entretanto, pouca atenção vem sendo dada às oportunidades existentes em relação ao aproveitamento dos rejeitos gerados. Estima-se que, na mineração de carvão em Santa Catarina, 60 a 70% do minério ROM beneficiado são descartados em módulos de rejeitos como um material sem valor comercial. O resultado é o comprometimento de áreas e a geração da drenagem ácida de minas (DAM), efluente que precisa ser tratado. Assim, a presente tese teve como objetivo avaliar técnicas e alternativas tecnológicas visando o aproveitamento integral ou parcial dos resíduos gerados na mineração de carvão. Estudos de caracterização de um típico módulo de rejeitos, bem como dos materiais que são dispostos no módulo de rejeitos, foram realizados. Avaliaram-se processos de beneficiamento gravimétrico para a separação do rejeito em três produtos: (i) uma fração contendo matéria carbonosa; (ii) uma fração de materiais inertes com baixo teor de enxofre; e (ii) um concentrado de pirita. Para a caracterização tecnológica dos materiais foram realizados ensaios de classificação de tamanho de partícula, ensaios de afunda-flutua, análise imediata, análise elementar bem como estudos petrográficos e mineralógicos. Análises ambientais também foram conduzidas, os quais seguiram os procedimentos da NBR 10.004, métodos estáticos de contabilização de ácidos e bases e testes cinéticos de predição da geração de acidez. Os resultados obtidos mostraram que, através do comprometimento das partes interessadas e de uma abordagem sistêmica e integrada do beneficiamento, é possível recuperar material energético e pirita; reduzindo ou eliminando a massa de rejeitos disposta. Também é possível minimizar os danos ambientais e os custos relacionados com a geração de DAM. A presente proposta vem ao encontro de novos conceitos na mineração, como a “produção mais limpa” e a busca de “rejeito zero”. / Coal plays a key role in the Brazil energy security and in southern Brazil there are extensive reserves of this mineral. The coal industry has been engaged in relation to its commitment to the environment by reducing the impacts on mining and processing activities. However, very little emphasis has been placed on opportunities related to use or recycling of downstream waste. It is estimated that approximately 60 to 70% of the run-of-mine (ROM) coal extracted from underground mines in the coal Basin of Santa Catarina, Brazil, is discarded as waste in dump deposits. These waste discards contain sulphide minerals, particularly pyrite, which oxidize and give rise to acid mine drainage (AMD) with the well known environmental impacts and economic costs. Thus, this thesis aimed to evaluate alternative technologies and techniques focused on a full recovery of downstream wastes generated in coal mining activities. Characterization of a typical coal dump deposit was performed. Gravimetric beneficiation was carried out for the separation of waste into three products: (i) a fraction containing carbonaceous rocks; (ii) a fraction of inert materials with low sulfur content; and (iii) a pyrite concentrate. Technological characterization was conducted in terms of particle size distribution, sink-and-float tests, proximate and ultimate analysis, petrographic and mineralogical studies. Environmental analysis were conducted by NRB 10004 (waste classification) and static and kinetic acid prediction methods. The results obtained demonstrate that by the involvement of stakeholders and by a systemic and integrated approach to processing, it is possible to recover energetic material and pyrite; reducing or eliminating dump deposits. It can also minimize environmental damage and costs associated with the generation of DAM. This approach is in line with the new concepts in mining, such as "cleaner production" and the searching for a "zero waste mining".

A Drenagem Ácida de Minas (DAM) é um dos maiores problemas ambientais que enfrenta a mineração e extração de sulfetos metálicos e carvão mineral a nível mundial. Essas águas, oriundas da oxidação de minerais sulfetados presentes na matéria inorgânica (principalmente pirita), contêm altos teores de íons sulfato, metais pesados e acidez. A Região Carbonífera de Criciúma/SC, por exemplo, encontra-se atingida pelas drenagens ácidas e enfrenta problemas de escassez e poluição dos seus recursos hídricos e do solo. O presente trabalho tem por objetivo analisar as alternativas de tratamento ativo de DAM’s no estado de Santa Catarina, em especial a flotação como processo de separação sólido-líquido dos precipitados gerados na neutralização e floculação. Ainda, o estudo visa apresentar e discutir os critérios de qualidade da água sugeridos no Brasil e aqueles exigidos pelos principais países que adotam o reúso. O trabalho compara estes critérios às características de uma DAM tratada pelo processo NF-FADAT (neutralização, floculação e flotação por ar dissolvido de alta taxa), apontando as possibilidades de reúso para a água tratada, de acordo com a legislação vigente. Os estudos em escala piloto (1 m3h-1) foram realizados com um efluente ácido (pH = 3,0±0,5) de uma mina extinta (vazão de 30-200 m3h-1), a pH’s 7 e 9, na estação de tratamento de efluentes SS-16 (São-Simão em Criciúma), para remoção de metais (Fe, Al e Mn) na forma de hidróxidos. Foram realizados ainda estudos em pH 12, como alternativa para precipitação e remoção de íons sulfato (SO4 -2) na forma de etringita (3CaO.3CaSO4.Al2O3.31H2O). As concentrações finais médias dos metais Fe, Mn e Al no tratamento a pH 9 foram 0,2, 0,7 e 2,9 mgL-1, respectivamente. Estes valores atendem a padrões como os da EPA (agência de proteção ambiental dos Estados Unidos) para irrigação por um período de até 20 anos, mas no Brasil ainda não existe legislação a respeito. O custo operacional (aproximado) do tratamento a pH 7 e 9 foi bastante semelhante, sendo, respectivamente, R$m-3 0,86 e 0,88. Estes valores são muito vantajosos quando comparados à tarifa cobrada pela CASAN - Companhia Catarinense de Águas e Saneamento para a água tratada, que no caso de SC custa R$m-3 5,10. O tratamento a pH 12 apresentou uma elevada eficiência, com concentração final de SO4 -2 em torno de 150 mgL-1, valor que atende aos padrões de potabilidade da água, dados pela Portaria MS 518/2004. O custo do tratamento a pH 12 (R$m-3 6,40) não considera o possível reaproveitamento da etringita gerada no processo como, por exemplo, em indústrias cerâmicas, o que poderia reduzir esse custo. Devido a uma maior eficiência na remoção de Mn em relação ao pH 7, a melhor relação custo/benefício foi obtida com o tratamento a pH 9. Neste pH, a qualidade final da DAM após o tratamento atende à padrões para reúso estabelecidos em diretrizes aplicadas no Brasil, como a NBR 13.969 e por órgãos como a Agência Nacional das Águas (ANA), a Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (SABESP) e Environmental Protection Agency of United States (EPA). Os resultados comprovaram a eficiência da técnica estudada para o tratamento futuro da DAM-SS16, pois a qualidade da água tratada apresenta bom potencial para reúso na comunidade local ou municipal em diversos fins não-potáveis, urbanos e industriais, como irrigação (de jardins, canteiros de ruas e avenidas, parques e praças, pomares e pastagens), chafarizes e espelhos d’água, lavagem de pisos e calçadas, descarga em sanitários ou construção civil (preparação de concreto, abatimento de poeiras). Entretanto, a prática do reúso é dificultada no Brasil em função de que ainda não existe uma legislação específica visando regular o setor, proteger o meio ambiente e a saúde da população. / Acid Mine Drainage (AMD) is one of the biggest environmental problems faced by metallic sulfides and coal mining and extraction industries worldwide. These water streams come from inorganic matter sulfide minerals (especially pyrite) oxidation and are rich in sulfate ions, heavy metals and acidity. The coalfield of Criciúma/SC, for example, suffers the effects of acid drainage, facing problems like water and soil scarcity and pollution. This work aims to analyze the AMD active treatment alternatives in Santa Catarina, especially the use of flotation as a solid-liquid separation process for the precipitated solids produced during neutralization and flocculation. This study also presents and discusses the water quality criteria suggested in Brazil and those required by the main countries worldwide that adopted water reuse. This work compares these criteria to the characteristics of an AMD treated by the NF-FADAT process (neutralization, flocculation and high-rate dissolved air flotation), pointing the possibilities of the treated water reuse, according to the current laws. The pilot studies (1 m3h-1) were carried out with an acid effluent (pH 3.0 ± 0.5) from an extinct mine (flow rate 30-200 m3h-1), at pH 7 and 9, at the effluent treatment station SS-16 (São Simão at Criciúma), to remove metals (Fe, Al and Mn) as hydroxides. Studies at pH 12 were also carried out, considering it as an alternative to sulphate ions (SO4 -2) precipitation and removal, forming etringite (3CaO.3CaSO4.Al2O3.31H2O). The Fe, Mn and Al final average concentrations at pH 9 were 0.2, 0.7 and 2.9 mgL-1, respectively. These results are in agreement with standards such as the EPA’s (United States Environmental Protection Agency) for irrigation for a 20 years period, but in Brazil there is no such kind of law. The treatment operational costs (approximately), at pH 7 and 9, were very similar, respectively R$m-3 0.86 and 0.88. These results are advantageous when compared to the CASAN’s (Company for Water and Sanitation of SC) fee for water treatment, which is R$m-3 5.10. Treatment at pH 12 presented a high efficiency, with a SO4 -2 final concentration around 150 mgL-1, which meets drinking water standards given by the Health Ministry’s Order 518/2004. The cost of such treatment (R$m-3 6.40) doesn’t take into account the possibility of reusing the etringite generated during the process, such as in ceramic industries, which could lead to its reduction. The best cost-benefit relation was reached with the treatment at pH 9 due to a higher efficiency in removing Mn if compared to pH 7. At pH 9, the AMD final quality after treatment meets the standards for reuse established in Brazil, as the NBR 13.969 and the ones from organizations such as ANA, SABESP and EPA. Results confirmed the efficiency of the studied method for future treatment of the AMD-SS16, because the treated water presented a high potential for reuse at local or municipal community for several urban and industrial, non-drinking uses, such as irrigation (of gardens, parks and squares, orchards and pastures), fountains, washing floors and sidewalks, disposal flush, or civil construction (concrete preparation, dust abatement). However, the practice of water reuse is not growing in Brazil, because there is no specific legislation regulating the sector to protect the environment and people’s health.

A Drenagem Ácida de Mina (DAM) é proveniente da oxidação natural de materiais sulfetados quando em contato com o ar e com a água. Este problema atinge em alto grau a mineração de carvão. A DAM advém principalmente de depósitos de rejeitos de carvão que contém uma alta concentração de pirita (FeS2). Uma das tecnologias de prevenção da geração da DAM consiste no método de aditivos alcalinos. Assim, o objetivo do presente trabalho foi avaliar, em estudos de laboratório, o controle da DAM pela mistura de um rejeito de carvão com um resíduo industrial alcalino. O rejeito de carvão estudado foi obtido de uma mineração de carvão do Rio Grande do Sul - Brasil. Os resíduos alcalinos avaliados foram cinzas leves e de fundos de termoelétricas bem como escórias de uma usina siderúrgica semi-integrada, situadas no mesmo Estado. Determinou-se o potencial de geração de acidez e o potencial de neutralização dos materiais pelo método de contabilização de ácidos e bases. Após, realizaram-se ensaios cinéticos em células úmidas pelo Método ASTM D 5744-96. Os resultados demonstram que o rejeito de carvão gera DAM. Contudo, os problemas ambientais podem ser em grande parte resolvidos pela mistura do rejeito com as cinzas de termoelétrica em uma proporção de 1:4 ou pela mistura do rejeito com a escória de aciaria em uma proporção de 4,8:1. Os ensaios cinéticos demonstram que, nesta condição, ocorre um aumento do pH e uma redução na liberação de acidez, metais e sulfatos na água lixiviada. Desta forma, foi demonstrada que a disposição conjunta de rejeitos de carvão com materiais alcalinos é uma alternativa viável para o controle da geração de DAM em minerações de carvão. / The Acid Mine Drainage (AMD) is the result of the natural oxidation of sulphide minerals when exposed to the combined action of water and oxygen. This problem reaches in high degree the coal mining. Sources of AMD are mainly the coal waste deposits that contain high pyrite (FeS2) concentrations. One of the technologies to prevent the AMD consists in the alkaline additive method. Thus, the aim of this work was to study, at laboratory scale, the AMD control by blending coal tailings with alkaline wastes. A coal-tailing sample was collected from a coal mine in Rio Grande do Sul State, Brazil. The alkaline wastes were bottom and fly ashes from thermoelectric plants and slags from a semi-integrated steel plant, both located in the same State. Static tests were carried out by the acid-base account method to determine the balance between the acid producing and acid consuming (neutralizing) mineral components of the sample. Later, kinetic tests were conducted in humidity cells, following the ASTM D 5744-96 method. The results showed that the coal tailing generates AMD. However, the environmental problems can be minimized by mixing the coal waste with bottom ash in 1:4 proportion or by mixing coal tailing with the metallurgical slag in a 4,8:1 proportion. The kinetic experiments proved that, in this condition, the lixiviate presents a higher pH and lower concentration of acidity, metals and sulphate. Finally, it is possible to conclude that blending coal tailings with alkaline wastes can be a viable alternative for DAM control in coal mining.

A Drenagem Ácida de Minas (DAM) é um dos maiores problemas ambientais que enfrenta a mineração e extração de sulfetos metálicos e carvão mineral a nível mundial. Essas águas, oriundas da oxidação de minerais sulfetados presentes na matéria inorgânica (principalmente pirita), contêm altos teores de íons sulfato, metais pesados e acidez. A Região Carbonífera de Criciúma/SC, por exemplo, encontra-se atingida pelas drenagens ácidas e enfrenta problemas de escassez e poluição dos seus recursos hídricos e do solo. O presente trabalho tem por objetivo analisar as alternativas de tratamento ativo de DAM’s no estado de Santa Catarina, em especial a flotação como processo de separação sólido-líquido dos precipitados gerados na neutralização e floculação. Ainda, o estudo visa apresentar e discutir os critérios de qualidade da água sugeridos no Brasil e aqueles exigidos pelos principais países que adotam o reúso. O trabalho compara estes critérios às características de uma DAM tratada pelo processo NF-FADAT (neutralização, floculação e flotação por ar dissolvido de alta taxa), apontando as possibilidades de reúso para a água tratada, de acordo com a legislação vigente. Os estudos em escala piloto (1 m3h-1) foram realizados com um efluente ácido (pH = 3,0±0,5) de uma mina extinta (vazão de 30-200 m3h-1), a pH’s 7 e 9, na estação de tratamento de efluentes SS-16 (São-Simão em Criciúma), para remoção de metais (Fe, Al e Mn) na forma de hidróxidos. Foram realizados ainda estudos em pH 12, como alternativa para precipitação e remoção de íons sulfato (SO4 -2) na forma de etringita (3CaO.3CaSO4.Al2O3.31H2O). As concentrações finais médias dos metais Fe, Mn e Al no tratamento a pH 9 foram 0,2, 0,7 e 2,9 mgL-1, respectivamente. Estes valores atendem a padrões como os da EPA (agência de proteção ambiental dos Estados Unidos) para irrigação por um período de até 20 anos, mas no Brasil ainda não existe legislação a respeito. O custo operacional (aproximado) do tratamento a pH 7 e 9 foi bastante semelhante, sendo, respectivamente, R$m-3 0,86 e 0,88. Estes valores são muito vantajosos quando comparados à tarifa cobrada pela CASAN - Companhia Catarinense de Águas e Saneamento para a água tratada, que no caso de SC custa R$m-3 5,10. O tratamento a pH 12 apresentou uma elevada eficiência, com concentração final de SO4 -2 em torno de 150 mgL-1, valor que atende aos padrões de potabilidade da água, dados pela Portaria MS 518/2004. O custo do tratamento a pH 12 (R$m-3 6,40) não considera o possível reaproveitamento da etringita gerada no processo como, por exemplo, em indústrias cerâmicas, o que poderia reduzir esse custo. Devido a uma maior eficiência na remoção de Mn em relação ao pH 7, a melhor relação custo/benefício foi obtida com o tratamento a pH 9. Neste pH, a qualidade final da DAM após o tratamento atende à padrões para reúso estabelecidos em diretrizes aplicadas no Brasil, como a NBR 13.969 e por órgãos como a Agência Nacional das Águas (ANA), a Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (SABESP) e Environmental Protection Agency of United States (EPA). Os resultados comprovaram a eficiência da técnica estudada para o tratamento futuro da DAM-SS16, pois a qualidade da água tratada apresenta bom potencial para reúso na comunidade local ou municipal em diversos fins não-potáveis, urbanos e industriais, como irrigação (de jardins, canteiros de ruas e avenidas, parques e praças, pomares e pastagens), chafarizes e espelhos d’água, lavagem de pisos e calçadas, descarga em sanitários ou construção civil (preparação de concreto, abatimento de poeiras). Entretanto, a prática do reúso é dificultada no Brasil em função de que ainda não existe uma legislação específica visando regular o setor, proteger o meio ambiente e a saúde da população. / Acid Mine Drainage (AMD) is one of the biggest environmental problems faced by metallic sulfides and coal mining and extraction industries worldwide. These water streams come from inorganic matter sulfide minerals (especially pyrite) oxidation and are rich in sulfate ions, heavy metals and acidity. The coalfield of Criciúma/SC, for example, suffers the effects of acid drainage, facing problems like water and soil scarcity and pollution. This work aims to analyze the AMD active treatment alternatives in Santa Catarina, especially the use of flotation as a solid-liquid separation process for the precipitated solids produced during neutralization and flocculation. This study also presents and discusses the water quality criteria suggested in Brazil and those required by the main countries worldwide that adopted water reuse. This work compares these criteria to the characteristics of an AMD treated by the NF-FADAT process (neutralization, flocculation and high-rate dissolved air flotation), pointing the possibilities of the treated water reuse, according to the current laws. The pilot studies (1 m3h-1) were carried out with an acid effluent (pH 3.0 ± 0.5) from an extinct mine (flow rate 30-200 m3h-1), at pH 7 and 9, at the effluent treatment station SS-16 (São Simão at Criciúma), to remove metals (Fe, Al and Mn) as hydroxides. Studies at pH 12 were also carried out, considering it as an alternative to sulphate ions (SO4 -2) precipitation and removal, forming etringite (3CaO.3CaSO4.Al2O3.31H2O). The Fe, Mn and Al final average concentrations at pH 9 were 0.2, 0.7 and 2.9 mgL-1, respectively. These results are in agreement with standards such as the EPA’s (United States Environmental Protection Agency) for irrigation for a 20 years period, but in Brazil there is no such kind of law. The treatment operational costs (approximately), at pH 7 and 9, were very similar, respectively R$m-3 0.86 and 0.88. These results are advantageous when compared to the CASAN’s (Company for Water and Sanitation of SC) fee for water treatment, which is R$m-3 5.10. Treatment at pH 12 presented a high efficiency, with a SO4 -2 final concentration around 150 mgL-1, which meets drinking water standards given by the Health Ministry’s Order 518/2004. The cost of such treatment (R$m-3 6.40) doesn’t take into account the possibility of reusing the etringite generated during the process, such as in ceramic industries, which could lead to its reduction. The best cost-benefit relation was reached with the treatment at pH 9 due to a higher efficiency in removing Mn if compared to pH 7. At pH 9, the AMD final quality after treatment meets the standards for reuse established in Brazil, as the NBR 13.969 and the ones from organizations such as ANA, SABESP and EPA. Results confirmed the efficiency of the studied method for future treatment of the AMD-SS16, because the treated water presented a high potential for reuse at local or municipal community for several urban and industrial, non-drinking uses, such as irrigation (of gardens, parks and squares, orchards and pastures), fountains, washing floors and sidewalks, disposal flush, or civil construction (concrete preparation, dust abatement). However, the practice of water reuse is not growing in Brazil, because there is no specific legislation regulating the sector to protect the environment and people’s health.

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Ciências Ambientais. / The exploration activity of coal in the city of Criciúma provided, at first, the accumulation of capital and the development of new productive activities in the municipality. In this period of coal development activity, both government and the public power boosted an unregulated exploration of coal, resulting in a severe environmental damage at the whole coalfield. However, because of the concerning development of life quality issue in the society as opposed of polluting action and the effect of stricter rules that now protect the environment, public and private agencies started to take more interest in relation to environmental theme/issue. Several legal existing mechanisms began to be applied in subjects related to the recuperation of polluted areas of coal mining in Brazil. Among these, we have the Law of the Environment National Policy, Resolution n. 001/86 of CONAMA and the Constitution of 1988. The Civil Action also revealed as an important legal instrument for protection, preservation and for recovery of the environment in order to enable a ecological balanced environment to the citizens. Nevertheless, despite the crisis, the coal industry has grown in the last two decades. Besides that, the necessity of eletric demand currently in Brazil, based on a proposal economic growth, the Federal Government also promotes incentives for coal activity. Thus, there is a necessity to point out and discuss the main legal instruments to recovery degraded areas by mining, with the goal of tackling the environmental passive arising from that. The lawsuits promoted by Federal Public Ministry, through the Civil Public Actions and the Terms of Conduct Adjustments, aimed to discipline the mining coal companies, due to the degradation of several ecosystems, seeking for an equivalent ecological compensation on the spot, in another location or even the impossibility of these monetary reparations. / A atividade de exploração do carvão mineral no município de Criciúma proporcionou num primeiro momento o acúmulo de capital e o desenvolvimento de novas atividades produtivas no município. Nesse período de desenvolvimento da atividade carbonífera, tanto poder público quanto o poder privado promoviam uma exploração do carvão mineral de forma desregrada, resultando em danos ambientais severos a toda a região carbonífera. Entretanto, a partir do desenvolvimento na sociedade da preocupação com questões de melhoria da qualidade de vida em contraponto a ações poluidoras e da vigência de normas mais rígidas que passaram a tutelar o ambiente, os órgãos públicos e privados passaram a ter maior interesse em relação ao tema ambiental. Diversos mecanismos legais existentes no Brasil passaram a ser aplicados em matérias referentes à recuperação de áreas degradadas pela mineração de carvão. Dentre estes se destacam a Lei de Política Nacional de Meio Ambiente, a Resolução n. 001/86 do CONAMA e a própria Constituição Federal de 1988. A Ação Civil Pública também se revelou como um importante instrumento jurídico de proteção, preservação e recuperação do meio ambiente, com o intuito de possibilitar a todos os cidadãos um meio ambiente ecologicamente equilibrado. Todavia, apesar da crise sofrida, o setor carbonífero tem crescido nas duas últimas décadas. Tendo em vista a necessidade por demanda de energia elétrica atualmente no Brasil, baseada numa proposta de crescimento econômico do país, o Governo Federal ainda promove incentivos para a atividade carbonífera. Assim, verifica-se a necessidade de se apontar e discutir os principais instrumentos jurídicos vigentes para a recuperação de áreas degradadas pela mineração, com o objetivo de enfrentar o passivo ambiental decorrente desta. As ações judiciais promovidas pelo Ministério Público Federal, por meio das Ações Civis Públicas e dos Termos de Ajustes de Condutas, visaram disciplinar as mineradoras de carvão, em razão da degradação de diversos ecossistemas, buscando a compensação ecológica por equivalente no próprio local, em outro local ou, ainda, na impossibilidade destes a indenização pecuniária.

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Ciências Ambientais. / The mined areas for coal extraction show restrictions on the future use, mainly related to the contaminated material remaining in the area restricting the possibilities of cultivation of some groups of plants, like medicinal and food plants. The growing of leatherleaf under bracatinga planting is an alternative which offers economic, social and environmental benefits in degrading areas, able to conciliate these necessities with sustainable demands. Rumohra adiantiformis (G. Forst.) Ching, known as leatherleaf, is a non-timber forest product which stands out for its economic importance, having its fronds sold in flower shops and used in floral arrangements. The current study aimed to verify the possibility of growing leatherleaf, in commercial scale, through experimental planting, in recovered areas of mineral coal extraction in south of Santa Catarina, in order to obtain additional source of income associated with the environmental recovery and the understanding of the commercial demand. A private open-pit mined area in the process of environmental reclamation, located in the city of Siderópolis, Santa Catarina, and named Campo Malha II Leste, was chosen for the cultivation of leatherleaf. The area is mostly covered by bracatinga (Mimosa scabrella Benth.) and molasses grass (Melinis minutiflora Beauv.). Were installed 22 plots divided in two sample blocks (A and B). The block A consisted of 19 plots allocated in the bracatinga’s understory, where the leatherleaf planting was conducted, and the block B, with three plots, received shading screen of 30%, 50% and 70%. On each plot of block A two subplots were randomly selected for monitoring. In block B, all plots were monitored. The cultivation was monitored during 20 months after the planting. The leatherleaf rhizomes were obtained from a natural population located in the city of Maquiné, RS, where there is extractive activity of this species. Aiming to verify the intentions for future use of the reclamation area, an interview with the landowners was conducted. To characterize the market potential of the leatherleaf, a form with relevant issues regarding the frond’s trading was applied in 25 flower shops in the coal basin cities of Santa Catarina. In the end of the monitoring period the block A was the less productive. Block B, with cultivation under shading screen of 70%, reached the best result, proving to be more appropriate for the R. adiantiformis production. In block A, damages caused by adverse random events were 2 observed, interfering in the development of the rhizomes and risking its quality for commercialization. The study of market potential showed that there is commercial demand for the growing of leatherleaf, for its continuous use in flower shops. For additional income, most of the landowners mentioned the eucalyptus plantation as an alternative. The cultivation of R. adiantiformis proved to be viable and it can be presented as alternative of income through investments in shading screen. This option will depend on the cost-benefit relation; it may make the enterprise possible or not and meet the market needs. / As áreas mineradas para extração de carvão apresentam restrições quanto ao uso futuro relacionadas, principalmente, à permanência de material contaminante na área restringindo possibilidades de cultivo de determinados grupos de plantas, como as medicinais e alimentícias. O cultivo da samambaia-preta sob plantio de bracatinga é uma alternativa que oferece benefícios econômicos, sociais e ambientais em áreas degradadas, capaz de conciliar estas necessidades com demandas sustentáveis. Rumohra adiantiformis (G. Forst.) Ching, conhecida como samambaia-preta, é um produto florestal não madeireiro que destaca-se por sua importância econômica, sendo suas frondes comercializadas em floriculturas para utilização em arranjos florais. O presente estudo objetivou verificar a possibilidade de cultivo da samambaia-preta, em escala comercial, por meio de plantio experimental, em áreas recuperadas após a extração do carvão mineral no sul de Santa Catarina, visando à obtenção de fonte de renda adicional associada à recuperação ambiental e ao conhecimento da demanda comercial. Para o cultivo da samambaia-preta foi selecionada uma área minerada a céu aberto em processo de recuperação ambiental, de propriedade particular, localizada no município de Siderópolis, Santa Catarina, denominada Campo Malha II Leste. A área é coberta em sua grande parte por bracatinga (Mimosa scabrella Benth.) e capim-gordura (Melinis minutiflora Beauv.). Foram instaladas 22 parcelas divididas em dois blocos amostrais (A e B). O bloco A consistiu de 19 parcelas alocadas no sub-bosque de bracatinga, onde foi realizado o plantio da samambaia-preta e o bloco B, com três parcelas, recebeu tela de sombreamento de 30%, 50% e 70%. Em cada parcela do bloco A foram sorteadas duas subparcelas para monitoramento. No bloco B, todas as parcelas foram monitoradas. O cultivo foi monitorado durante 20 meses após o plantio. Os rizomas de samambaia-preta foram obtidos de uma população natural localizada no município de Maquiné, RS, onde há atividade extrativista dessa espécie. Visando verificar as intenções de uso futuro da área em recuperação, foi realizada entrevista com os proprietários dos terrenos. Para caracterização do potencial de mercado da samambaia-preta foi aplicado, em 25 floriculturas dos municípios da bacia carbonífera catarinense, um formulário com questões pertinentes ao comércio das frondes. Concluído o período de monitoramento ficou evidenciado que o bloco A foi o menos produtivo. O bloco B, com cultivo sob tela de 2 sombreamento 70%, foi o que apresentou melhor resultado, mostrando-se mais adequado para a produção de R. adiantiformis. No bloco A, observou-se danos causados por eventos aleatórios adversos, interferindo no desenvolvimento dos rizomas e comprometendo sua qualidade para comercialização. O estudo do potencial de mercado constatou que existe demanda comercial para cultivo de samambaia-preta, pelo uso contínuo em floriculturas. Como renda adicional, a maioria dos proprietários dos terrenos mencionou o plantio de eucalipto, como alternativa. O cultivo de R. adiantiformis mostrou-se viável e pode ser apresentado como alternativa de renda mediante investimento em telas de sombreamento. Esta opção dependerá da relação custo-benefício, podendo viabilizar ou não o empreendimento e suprir as necessidades do mercado.