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) ��
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 �� 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
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:bdtd.cdtn.br:84 |
| Date | 19 June 2009 |
| Creators | Rute Almeida Duarte |
| Contributors | Ana Cláudia Queiroz Ladeira, Carlos Antônio de Morais, Versiane Albis Leão |
| Publisher | CNEN - Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, Belo Horizonte, CTMI - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia das Radiações, Minerais e Materiais, CDTN, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do CDTN, instname:Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, instacron:CDTN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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