Os rejeitos de mineração provenientes do beneficiamento do minério, quando dispostos de maneira inadequada, podem causar a contaminação do solo e das águas superficiais e subterrâneas. Dependendo do tipo de minério tratado, tais rejeitos podem conter elevadas concentrações de metais potencialmente tóxicos e passar a atuar como fontes persistentes de liberação de tais metais através dos ecossistemas. Assim sendo, a caracterização desses rejeitos é extremamente importante. Neste contexto, foram realizadas caracterizações geológicas e geotécnicas nos rejeitos de mineração provenientes da região do Vale do Ribeira (município de Adrianópolis-PR), visando avaliar o grau de mobilidade e toxicidade dos metais contidos na porção superficial deste depósito. Para tanto, foram realizadas caracterizações mineralógicas (DRX e MEV/EDS), granulométricas, determinação dos parâmetros físico-químicos (pH, Eh e CE), além de ensaios que verificaram a mobilidade, especiação química e toxicidade das amostras: ensaios de solubilização, lixiviação, ensaio de variação de pH, extração sequencial e ecotoxicidade aquática envolvendo o organismo teste Daphnia similis. Além dos rejeitos foram realizadas análises mineralógicas e determinação dos parâmetros físico-químicos em amostras de estéril. A partir destas caracterizações, foi possível verificar que a composição mineralógica predominantemente no rejeito e no estéril é o carbonato, reflexo da litologia local. Tal composição refletiu também nos elevados valores de pH, que variaram de 7,6 a 8,0. Esses rejeitos apresentaram granulometria fina (predominância de areia muito fina, fina e silte), além de altas concentrações de metais, principalmente Pb (concentração média de 5.236,67 mg.kg-1 ) e Zn (7.726,53 mg.kg-1 ). Dos metais analisados, o Pb excedeu o valor preconizado na norma ABNT NBR 10.004:2004, tanto nos extratos lixiviados como nos solubilizados, para todas as amostras analisadas, o que permitiu classificar tais resíduos como Classe I - Perigoso. No ensaio de variação de pH, de forma geral, o Zn apresentou maior liberação na condição inicial mais ácida (pH 3), com média de liberação de 11,54 mg.L-1 após sessenta minutos de ensaio; embora nas outras condições também tenha ocorrido liberação considerável. A partir da extração sequencial, foi possível verificar que todos os metais (com exceção do Cu) estavam associados à fase de óxidos/hidróxidos, porém as fases consideradas de maior mobilidade (trocável e carbonática) estavam presentes em concentrações significativas para todos os metais analisados. As cinco amostras analisadas mostraram-se heterogêneas sendo que a RP5 e a RP7, apresentaram maior mobilidade dos metais Pb e Zn, além de terem apresentado maior toxicidade nos ensaios de ecotoxicidade. Para o ensaio de ecotoxicidade aquática, tais amostras apresentaram imobilidade dos neonatos até mesmo nas diluições menos concentradas (diluições contendo somente 6,2 e 3,1% de extrato solubilizado). Assim, concluiu-se que o rejeito pode ser considerado perigoso do ponto de vista ambiental, já que as altas concentrações de metais potencialmente tóxicos presentes estão passíveis de liberação e migração no ecossistema, podendo interagir com a biota aquática e terrestre. / Tailings from the ore processing when improperly disposed, can cause contamination of soil, surface water and groundwater. Depending on the treated ore, the mining waste may contain high concentrations of toxic metals and start acting as persistent metals sources to surrounding ecosystems. Therefore, the characterization of this material is extremely important. In this context, geological and geotechnical characterization were performed on tailings from Ribeira Valley (Adrianópolis-PR), in order to evaluate the mobility and toxicity of metals present in the superficial portion of the deposit. For the current paper the following tests were performed: mineralogical characterization (XRD and SEM/EDS), particle size distribution, determination of physical and chemical properties (pH, Eh and EC), solubilization and leaching tests, pH variation, sequential extraction and aquatic ecotoxicity were carried out. Besides the tailings analyzes, mineralogical characterization and pH measurements were also performed in samples from Perau (waste rock). The results showed mineralogical compositions predominantly carbonate in both tailing and Perau samples, as a reflection of the local lithology. This composition also reflected in the higher pH values, which ranged from 7.6 to 8.0. The tailing had fine particle size (predominance of silt, very fine and fine sand), and high concentrations of metals, especially Pb (average concentration of 5236.67 mg.kg-1) and Zn (7726.53 mg.kg-1). The metal Pb was above of the recommended value in ABNT NBR 10.004:2004 in leaching tests, solubilization tests and for all samples. This fact allowed the classification of the waste as Class I-Dangerous. In testing of pH variation, the Zn showed higher release in initial acidic condition (pH 3), releasing average 11.54 mg.L-1 after sixty minutes of test; although in others pH conditions have also been considerable release. In sequential extraction, the results found that all metals (except Cu) were associated with phase oxides/hydroxides, but the phases considered more mobile (exchangeable and carbonate) were also present in significant concentrations for all metals. The five samples were considered heterogeneous and two of them (RP5 and RP7) had greater mobility of Pb and Zn, besides a higher toxicity in ecotoxicity tests. In aquatic ecotoxicity test, the samples showed immobility of neonates organisms even in less concentrated dilutions (dilutions containing only 6.2 and 3.1% solubilized extract). In conclusion, the waste may be considered problematic for environment, because the high concentrations of toxic metals present in tailing can be released from it and migrate to the ecosystems, causing exposure to terrestrial and aquatic organisms.

Cerca de 230 milhões de toneladas de bauxita são produzidas por ano e, destas, 60 milhões são provenientes de operações que beneficiam esta bauxita usando água como meio para separar as frações mais finas. Como consequência do beneficiamento, estima-se que mais de 25 milhões de toneladas de rejeito sejam dispostas todo ano. Estas frações têm grandes quantidades de caulinita, um argilomineral de difícil desaguamento. Estes sólidos estão tipicamente em uma suspensão com água a cerca de 15% de concentração em massa antes de operações de desaguamento. As formas de desaguamento variam, bem como as opções de disposição. Este texto discorre sobre opções de desaguamento como sedimentação natural, espessamento, filtragem e centrifugação. Também se discorre sobre alternativas de disposição. Estas são condicionadas pela concentração de sólidos do material a ser disposto e são a disposição hidráulica em diques ou reaterro na mina. Após a descrição de cada uma das alternativas, são feitas análises de combinações destas formas de desaguamento e disposição, além de uma avaliação do fluxo de caixa livre descontado acumulado para cada uma. Esta abordagem, feita para um caso específico, permite avaliar qual opção implica em menor despesa financeira para a operação. Foram feitas considerações para avaliar características não econômicas de cada uma das operações, como o consumo de água, área ocupada pelo depósito, perigos de cada opção e seus descomissionamentos. A opção que apontou menor desembolso no período da operação, bem como a minimização de perigos, é o desaguamento com centrífugas e disposição do material reaterrando áreas lavradas. / More than 230 million tonnes of bauxite are produced each year and, from these, nearly 60 million come from operations that use water to beneficiate the ore, separating the finer fractions. By reason of this mineral treatment, it is estimated that more than 25 million dry tonnes of reject are disposed each year. The finer fractions have high kaolinite concentrations, a challenging to dewater mineral. These solids are typically in a suspension with about 15% solids concentration in mass before any dewatering. Both the dewatering options and disposal possibilities may vary. This text discusses dewatering options such as natural settling, thickening, filtering and centrifugation. It also describes alternatives of disposing the material. These options depend on the water concentration and consist of hydraulic disposition or using the dewatered material as mine backfill. After describing each alternative, an analysis of possible combinations among those is made along with an accumulated discount free cash flow evaluation for each one. Considerations were made to evaluate non-economic characteristics of each operation including the water consumption, surface occupied, operational hazards, decommissioning and closure. The option that has shown the lowest cost during the life of the operation, simultaneously reducing operational hazards is dewatering with centrifuges and using the material as backfill in mined out areas.

Os rejeitos de mineração provenientes do beneficiamento do minério, quando dispostos de maneira inadequada, podem causar a contaminação do solo e das águas superficiais e subterrâneas. Dependendo do tipo de minério tratado, tais rejeitos podem conter elevadas concentrações de metais potencialmente tóxicos e passar a atuar como fontes persistentes de liberação de tais metais através dos ecossistemas. Assim sendo, a caracterização desses rejeitos é extremamente importante. Neste contexto, foram realizadas caracterizações geológicas e geotécnicas nos rejeitos de mineração provenientes da região do Vale do Ribeira (município de Adrianópolis-PR), visando avaliar o grau de mobilidade e toxicidade dos metais contidos na porção superficial deste depósito. Para tanto, foram realizadas caracterizações mineralógicas (DRX e MEV/EDS), granulométricas, determinação dos parâmetros físico-químicos (pH, Eh e CE), além de ensaios que verificaram a mobilidade, especiação química e toxicidade das amostras: ensaios de solubilização, lixiviação, ensaio de variação de pH, extração sequencial e ecotoxicidade aquática envolvendo o organismo teste Daphnia similis. Além dos rejeitos foram realizadas análises mineralógicas e determinação dos parâmetros físico-químicos em amostras de estéril. A partir destas caracterizações, foi possível verificar que a composição mineralógica predominantemente no rejeito e no estéril é o carbonato, reflexo da litologia local. Tal composição refletiu também nos elevados valores de pH, que variaram de 7,6 a 8,0. Esses rejeitos apresentaram granulometria fina (predominância de areia muito fina, fina e silte), além de altas concentrações de metais, principalmente Pb (concentração média de 5.236,67 mg.kg-1 ) e Zn (7.726,53 mg.kg-1 ). Dos metais analisados, o Pb excedeu o valor preconizado na norma ABNT NBR 10.004:2004, tanto nos extratos lixiviados como nos solubilizados, para todas as amostras analisadas, o que permitiu classificar tais resíduos como Classe I - Perigoso. No ensaio de variação de pH, de forma geral, o Zn apresentou maior liberação na condição inicial mais ácida (pH 3), com média de liberação de 11,54 mg.L-1 após sessenta minutos de ensaio; embora nas outras condições também tenha ocorrido liberação considerável. A partir da extração sequencial, foi possível verificar que todos os metais (com exceção do Cu) estavam associados à fase de óxidos/hidróxidos, porém as fases consideradas de maior mobilidade (trocável e carbonática) estavam presentes em concentrações significativas para todos os metais analisados. As cinco amostras analisadas mostraram-se heterogêneas sendo que a RP5 e a RP7, apresentaram maior mobilidade dos metais Pb e Zn, além de terem apresentado maior toxicidade nos ensaios de ecotoxicidade. Para o ensaio de ecotoxicidade aquática, tais amostras apresentaram imobilidade dos neonatos até mesmo nas diluições menos concentradas (diluições contendo somente 6,2 e 3,1% de extrato solubilizado). Assim, concluiu-se que o rejeito pode ser considerado perigoso do ponto de vista ambiental, já que as altas concentrações de metais potencialmente tóxicos presentes estão passíveis de liberação e migração no ecossistema, podendo interagir com a biota aquática e terrestre. / Tailings from the ore processing when improperly disposed, can cause contamination of soil, surface water and groundwater. Depending on the treated ore, the mining waste may contain high concentrations of toxic metals and start acting as persistent metals sources to surrounding ecosystems. Therefore, the characterization of this material is extremely important. In this context, geological and geotechnical characterization were performed on tailings from Ribeira Valley (Adrianópolis-PR), in order to evaluate the mobility and toxicity of metals present in the superficial portion of the deposit. For the current paper the following tests were performed: mineralogical characterization (XRD and SEM/EDS), particle size distribution, determination of physical and chemical properties (pH, Eh and EC), solubilization and leaching tests, pH variation, sequential extraction and aquatic ecotoxicity were carried out. Besides the tailings analyzes, mineralogical characterization and pH measurements were also performed in samples from Perau (waste rock). The results showed mineralogical compositions predominantly carbonate in both tailing and Perau samples, as a reflection of the local lithology. This composition also reflected in the higher pH values, which ranged from 7.6 to 8.0. The tailing had fine particle size (predominance of silt, very fine and fine sand), and high concentrations of metals, especially Pb (average concentration of 5236.67 mg.kg-1) and Zn (7726.53 mg.kg-1). The metal Pb was above of the recommended value in ABNT NBR 10.004:2004 in leaching tests, solubilization tests and for all samples. This fact allowed the classification of the waste as Class I-Dangerous. In testing of pH variation, the Zn showed higher release in initial acidic condition (pH 3), releasing average 11.54 mg.L-1 after sixty minutes of test; although in others pH conditions have also been considerable release. In sequential extraction, the results found that all metals (except Cu) were associated with phase oxides/hydroxides, but the phases considered more mobile (exchangeable and carbonate) were also present in significant concentrations for all metals. The five samples were considered heterogeneous and two of them (RP5 and RP7) had greater mobility of Pb and Zn, besides a higher toxicity in ecotoxicity tests. In aquatic ecotoxicity test, the samples showed immobility of neonates organisms even in less concentrated dilutions (dilutions containing only 6.2 and 3.1% solubilized extract). In conclusion, the waste may be considered problematic for environment, because the high concentrations of toxic metals present in tailing can be released from it and migrate to the ecosystems, causing exposure to terrestrial and aquatic organisms.

Cerca de 230 milhões de toneladas de bauxita são produzidas por ano e, destas, 60 milhões são provenientes de operações que beneficiam esta bauxita usando água como meio para separar as frações mais finas. Como consequência do beneficiamento, estima-se que mais de 25 milhões de toneladas de rejeito sejam dispostas todo ano. Estas frações têm grandes quantidades de caulinita, um argilomineral de difícil desaguamento. Estes sólidos estão tipicamente em uma suspensão com água a cerca de 15% de concentração em massa antes de operações de desaguamento. As formas de desaguamento variam, bem como as opções de disposição. Este texto discorre sobre opções de desaguamento como sedimentação natural, espessamento, filtragem e centrifugação. Também se discorre sobre alternativas de disposição. Estas são condicionadas pela concentração de sólidos do material a ser disposto e são a disposição hidráulica em diques ou reaterro na mina. Após a descrição de cada uma das alternativas, são feitas análises de combinações destas formas de desaguamento e disposição, além de uma avaliação do fluxo de caixa livre descontado acumulado para cada uma. Esta abordagem, feita para um caso específico, permite avaliar qual opção implica em menor despesa financeira para a operação. Foram feitas considerações para avaliar características não econômicas de cada uma das operações, como o consumo de água, área ocupada pelo depósito, perigos de cada opção e seus descomissionamentos. A opção que apontou menor desembolso no período da operação, bem como a minimização de perigos, é o desaguamento com centrífugas e disposição do material reaterrando áreas lavradas. / More than 230 million tonnes of bauxite are produced each year and, from these, nearly 60 million come from operations that use water to beneficiate the ore, separating the finer fractions. By reason of this mineral treatment, it is estimated that more than 25 million dry tonnes of reject are disposed each year. The finer fractions have high kaolinite concentrations, a challenging to dewater mineral. These solids are typically in a suspension with about 15% solids concentration in mass before any dewatering. Both the dewatering options and disposal possibilities may vary. This text discusses dewatering options such as natural settling, thickening, filtering and centrifugation. It also describes alternatives of disposing the material. These options depend on the water concentration and consist of hydraulic disposition or using the dewatered material as mine backfill. After describing each alternative, an analysis of possible combinations among those is made along with an accumulated discount free cash flow evaluation for each one. Considerations were made to evaluate non-economic characteristics of each operation including the water consumption, surface occupied, operational hazards, decommissioning and closure. The option that has shown the lowest cost during the life of the operation, simultaneously reducing operational hazards is dewatering with centrifuges and using the material as backfill in mined out areas.

O presente texto descreve um método experimental simples para comparar a eficiência de distribuidores de líquido empregados nas indústrias de tratamento de minérios em lavadores, classificadores e moinhos e nas indústrias de processos químicos. A técnica consiste basicamente em analisar a dispersão pelo desvio padrão da massa do líquido coletado em tubos verticais dispostos em arranjo quadrático colocados abaixo do distribuidor. Como exemplo de aplicação, empregouse para a coleta da massa de líquido uma unidade piloto, montada no Laboratório de Engenharia Química da Universidade Santa Cecília em Santos, com um banco de 21 tubos verticais de 52 mm de diâmetro interno e 800 mm de comprimento. Uma manta acrílica que não dispersa o líquido com 50 mm de espessura foi fixada entre o distribuidor e o banco de tubos para evitar respingos. Foram realizados ensaios com nove distribuidores do tipo espinha de peixe de 4 tubos paralelos cada, para uma coluna piloto com 400 mm de diâmetro. A literatura é discordante no que concerne aos parâmetros de projeto e eficiência destes distribuidores. Variaram-se o número (n) de orifícios (95, 127 e 159 furos/m2, 12, 16 e 20 furos por distribuidor) o diâmetro (d) dos orifícios (2, 3 e 4 mm) e as vazões de entrada indicadas por rotâmetro nos distribuidores (q) de 1,2; 1,4 e 1,6 m3/h. A melhor eficiência de espalhamento pelo menor desvio padrão (0,302) foi obtida com n de 159 furos/m2, d de 2 mm e q de 1,4 m3/h indicando as limitações dos parâmetros de projeto da literatura. A pressão (p), na entrada do distribuidor para esta condição, foi de apenas 0,51 kgf/cm2. A relação adimensional entre a área da seção do tubo de alimentação e a somatória da área dos furos foi de 5,81, a vazão volumétrica total por unidade de área da seção da coluna para esta melhor condição foi de 11,32 m3/(h.m2) e a velocidade média (v) em cada orifício foi de 6,31 m/s. Portanto, o método proposto permite comparar e quantificar a eficiência de distribuidores além de demonstrar a não validade de alguns parâmetros de projeto recomendados pela literatura. / The current text describes a simple experimental method in order to compare the efficiency of the liquid distributors applied at the ore treatment industries in washers, classifiers and mills as well as at the chemical processing industries. The technique basically consist of analyzing the dispersion through the standard deviation of the liquid mass which was collected in vertical pipes placed in a square way under the distributor. As an example of us usage, it has been applied a pilot scale for collecting the liquid mass, installed at the Santa Cecília Universitys Chemical Engineering Laboratory in Santos, with a setting of 21 vertical tubes measuring 52 mm in internal diameter and 800 mm in length. A 50 mm thick acrylic blanket was fixed between the distributor and the pipe setting in order to avoid splashes. Some experiments have been made with a ladder-tipe distributors containing 4 parallel tubes each, for a pilot column of 400 mm in diameter. The literature shows disagreement regarding the characteristics of the project and the efficiency of the distributors. The number of holes has varied (n) 95, 127 and 159 holes/m2; 12, 16 and 20 holes for distributor, the diameter of the holes (d) 2, 3 and 4 mm and the flow of entrance in the distributors (q) of 1,2; 1,4 and 1,6 m3/h. The best efficiency of splashing of the lowest deviation pattern (0,302) was achieved with n of 159 holes/m2, d of 2 mm and q of 1,4 m3/h showing the limitation of characteristics of the project literature. The pressure (p), for this condition in the distributor entrance, was only 0,51 kgf/cm2. The measuring relation between the area of the section of the feeding pipe and the addition of the area of the roles was 5,81, the total volume of the out flow for unit of the area of the column section for this better condition was 11,32 m3/(h m2) and the average speed (v), in each hole was 6,31 m/s. Finally, the indicated method permits the comparison and quantification of the efficiency of the distributors, besides showing that some of the project concepts are not valid and the literature does not recommend them.

O presente texto descreve um método experimental simples para comparar a eficiência de distribuidores de líquido empregados nas indústrias de tratamento de minérios em lavadores, classificadores e moinhos e nas indústrias de processos químicos. A técnica consiste basicamente em analisar a dispersão pelo desvio padrão da massa do líquido coletado em tubos verticais dispostos em arranjo quadrático colocados abaixo do distribuidor. Como exemplo de aplicação, empregouse para a coleta da massa de líquido uma unidade piloto, montada no Laboratório de Engenharia Química da Universidade Santa Cecília em Santos, com um banco de 21 tubos verticais de 52 mm de diâmetro interno e 800 mm de comprimento. Uma manta acrílica que não dispersa o líquido com 50 mm de espessura foi fixada entre o distribuidor e o banco de tubos para evitar respingos. Foram realizados ensaios com nove distribuidores do tipo espinha de peixe de 4 tubos paralelos cada, para uma coluna piloto com 400 mm de diâmetro. A literatura é discordante no que concerne aos parâmetros de projeto e eficiência destes distribuidores. Variaram-se o número (n) de orifícios (95, 127 e 159 furos/m2, 12, 16 e 20 furos por distribuidor) o diâmetro (d) dos orifícios (2, 3 e 4 mm) e as vazões de entrada indicadas por rotâmetro nos distribuidores (q) de 1,2; 1,4 e 1,6 m3/h. A melhor eficiência de espalhamento pelo menor desvio padrão (0,302) foi obtida com n de 159 furos/m2, d de 2 mm e q de 1,4 m3/h indicando as limitações dos parâmetros de projeto da literatura. A pressão (p), na entrada do distribuidor para esta condição, foi de apenas 0,51 kgf/cm2. A relação adimensional entre a área da seção do tubo de alimentação e a somatória da área dos furos foi de 5,81, a vazão volumétrica total por unidade de área da seção da coluna para esta melhor condição foi de 11,32 m3/(h.m2) e a velocidade média (v) em cada orifício foi de 6,31 m/s. Portanto, o método proposto permite comparar e quantificar a eficiência de distribuidores além de demonstrar a não validade de alguns parâmetros de projeto recomendados pela literatura. / The current text describes a simple experimental method in order to compare the efficiency of the liquid distributors applied at the ore treatment industries in washers, classifiers and mills as well as at the chemical processing industries. The technique basically consist of analyzing the dispersion through the standard deviation of the liquid mass which was collected in vertical pipes placed in a square way under the distributor. As an example of us usage, it has been applied a pilot scale for collecting the liquid mass, installed at the Santa Cecília Universitys Chemical Engineering Laboratory in Santos, with a setting of 21 vertical tubes measuring 52 mm in internal diameter and 800 mm in length. A 50 mm thick acrylic blanket was fixed between the distributor and the pipe setting in order to avoid splashes. Some experiments have been made with a ladder-tipe distributors containing 4 parallel tubes each, for a pilot column of 400 mm in diameter. The literature shows disagreement regarding the characteristics of the project and the efficiency of the distributors. The number of holes has varied (n) 95, 127 and 159 holes/m2; 12, 16 and 20 holes for distributor, the diameter of the holes (d) 2, 3 and 4 mm and the flow of entrance in the distributors (q) of 1,2; 1,4 and 1,6 m3/h. The best efficiency of splashing of the lowest deviation pattern (0,302) was achieved with n of 159 holes/m2, d of 2 mm and q of 1,4 m3/h showing the limitation of characteristics of the project literature. The pressure (p), for this condition in the distributor entrance, was only 0,51 kgf/cm2. The measuring relation between the area of the section of the feeding pipe and the addition of the area of the roles was 5,81, the total volume of the out flow for unit of the area of the column section for this better condition was 11,32 m3/(h m2) and the average speed (v), in each hole was 6,31 m/s. Finally, the indicated method permits the comparison and quantification of the efficiency of the distributors, besides showing that some of the project concepts are not valid and the literature does not recommend them.