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Estudo da remoção de manganês de efluentes de mineração utilizando cal, calcário e dióxido de manganês / Study of manganese removal from mining effluent using lime, limestone and manganese dioxide

Rute Almeida Duarte 19 June 2009 (has links)
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

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