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A figura 5.15 apresenta as variações das concentrações de sulfato, em g/L, para as colunas I,II, III, IV e V ao longo dos ensaios.

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Figura 5.15: Evolução da concentração de sulfato para as Colunas I, II, III, IV e V.

Observa-se o comportamento de queda da concentração de sulfatos ao longo de 30 dias para as colunas I, III, IV e V, enquanto que a II é de pequenas oscilações no período amostrado. Os valores encontrados para todas as colunas são muito elevados, da ordem de g/L, enquanto que na literatura são relatados valores da ordem de mg/L.

Na coluna I, houve uma expressiva queda na concentração de sulfato passando de 9,56 para 2,66 g/L, nos primeiros 10 dias. As concentrações de sulfato das soluções da coluna II apresentaram uma pequena queda nos 5 primeiros dias e uma leve tendência de aumento ao final dos ensaios, chegando ao patamar de 1,37 g/L.

A concentração de sulfatos contida nas amostras de lixiviação da coluna III mostra que as reações de drenagem ácida mantiveram-se constantes durante o período analisado, devido a lixiviação de sulfatos e ferro. No período de monitoramento dos ensaios constatou-se que a concentração de ferro e sulfato, dois produtos diretos da oxidação da pirita, apresentaram comportamento similar. Embora a quantidade de material da mina presente na coluna III tenha sido inferior à da coluna I, percebe-se que a concentração de sulfato quantificada pela análise de turbidimetria foi muito maior que a do material contido na coluna I, e nas outras colunas. Ressalta-se que nesta coluna a quantidade identificada de enxofre nos lixiviados foi superior às demais colunas. Duas hipóteses podem ser formuladas para explicar esse fato, a primeira diz respeito ao estado de alteração e a granulometria das amostras envolvidas no processo de lixiviação, que em contato com o ar e a água, podem ter acelerado as reações de oxidação dos materiais presentes. Tais reações liberam íons

121 SO42-, que se não forem precipitados, são lixiviados. A segunda hipótese diz respeito à

quantidade de sulfato presente no entulho ter contribuído para o aumento da concentração do sulfato nas amostras analisadas. Acredita-se na primeira hipótese, devido a diferença de tamanho dos grãos envolvidos nos ensaios.

A curva obtida com a coluna III mostra que a concentração de sulfato decai exponencialmente com o tempo, conforme a aparência da curva. O maior decréscimo ocorre nos primeiros 6 dias, onde a concentração decai aproximadamente 8,75 g/L. Não foi cogitada, na análise dos resultados a possibilidade de estabilização dos resultados, devido ao entupimento do dreno da coluna.

Na coluna IV, que possuía 2,0 kg de AM e 8,0 kg de entulho como cobertura, a queda acentuada da concentração de sulfato também se deu nos 6 primeiros dias, decaindo aproximadamente 4,36 g/L, praticamente a metade da quantidade reduzida da coluna III. Após esse período, houve um pequeno acréscimo na concentração de sulfato e o comportamento de estabilização dos resultados até o fim do ensaio.

Na coluna V, em que foi acrescentada uma camada de cal, a lixiviação de sulfato se mostrou contínua sem grandes oscilações durante o período analisado, decrescendo de 2,31 para 1,43 g/L de SO42-. Embora se trate de uma coluna com uma quantidade inferior de

material, percebe-se pela aparência das curvas apresentadas, que os resultados obtidos com a adição de cal se mostraram satisfatórios no processo de abatimento de drenagem ácida.

b) Acidez e Alcalinidade

A acidez pode ser definida como capacidade da água para neutralizar OH-, sendo que os contribuintes de maior importância para acidez, do ponto de vista da poluição, são os ácidos fortes. A drenagem ácida de mina é um exemplo de contaminação de corpos d’água por ácido sulfúrico (H2SO4) livre em decorrência dos minerais sulfetados. Porém, o caráter

ácido de alguns íons metálicos hidratados também pode contribuir para a acidez como mostram as equações a seguir (Manaham, 1994):

Al(H2O)63+  Al(H2O)5 OH 2+ + H+ (26)

122 A figura 5.16 apresenta a variação diária de acidez para as colunas I, III, IV e V ao longo do período de monitoramento. Os valores referentes a cada dia de monitoramento podem ser encontrados na tabela I.1 (anexo I).

Figura 5.16: Evolução diária de acidez das soluções drenadas das colunas I, III, IV e V.

Pode-se observar, com os dados adquiridos, que a acidez exibiu um comportamento de queda para todas as colunas ao longo do ensaio. Na coluna I, os valores passaram de 304,75 (início) para 81,65 mg/L CaCO3 (fim) na coluna I.

As hipóteses formuladas para a acidez nas soluções analisadas se devem principalmente a presença de ácido sulfúrico contido na amostra, detectada pela grande quantidade de sulfatos (SO42-) lixiviada para a solução e também pela quantidade de íons férrico,

conferindo a amostra uma cor amarela-alaranjado de textura viscosa no momento de execução dos ensaios. Pode-se ainda especular sobre a possibilidade da acidez estar relacionada com a liberação de outros cátions metálicos, de caráter ácido, para o meio, devido a grande quantidade de íons que foi detectada pelas análises de ICP-OES. As soluções drenadas da coluna II, não exibiram comportamento ácido, embora tenham apresentado elevadas concentrações de sulfato nas amostras analisadas.

A utilização do entulho como sistema de cobertura foi eficiente na redução de acidez das colunas III, IV e V. Nota-se que para todas as colunas analisadas houve um acentuado decréscimo de acidez nos primeiros dias de monitoramento.

123 Inesperados foram os elevados valores iniciais de acidez para as colunas com o sistema de cobertura, uma vez que elas possuíam uma menor quantidade de material da mina que a coluna I.

Os valores encontrados nas análises da coluna III mostram que a acidez produzida se deu através da elevada quantidade de sulfato presente nas amostras e também pela grande quantidade de metais lixiviados, principalmente o Al, Fe e Mn, para as soluções. Esse fato é confirmado pela forte coloração amarela das soluções analisadas, que em pH< 3,5 precipitam o íon Fe3+, o qual confere uma coloração amarelo-alaranjado as soluções. A acentuada queda nos ensaios dessa coluna se deu nos primeiros 4 dias de monitoramento saltando de 1.748,11 para 546,87 mg/L de CaCO3 . Nota-se que essa queda foi em

decorrência da lixiviação de sulfato para as soluções. Após o 4º dia a acidez decaiu uniformemente até o fim do experimento. Supõe-se que após o 15º dia, os valores possam ter se estabilizado.

Na coluna IV, os valores de acidez foram superiores aos da coluna I nos dois primeiros dias. Enquanto a I possuía um valor de acidez de 304,75 mg/L de CaCO3 a coluna IV

atingiu valor superior a 600,00 mg/L de CaCO3 no início, praticamente o dobro da acidez

da coluna I. Analisando-se os dados referentes à concentração de sulfato e íons lixiviados para o meio, percebe-se que proporcionalmente elas são maiores, daí a explicação para a acidez relatada. Novamente, levanta-se a hipótese sobre o estado de alteração e a granulometria das amostras envolvidas no processo de lixiviação serem diferentes nas colunas analisadas. Vale ressaltar que a redução acentuada de acidez nessa coluna ocorreu na primeira semana, e que após esse período os valores apresentaram um comportamento de estabilização após o 15º dia.

Os dados monitorados nas soluções lixiviadas da coluna V foram superiores aos das colunas I e IV, mas ao longo do período reduziu-se de forma contínua ficando abaixo dos valores das outras colunas. Ressalta-se a eficiência da cal que junto com a camada de entulho reduziu em 99% o valor da acidez inicial. Os valores decresceram de 804,30 para 7,27 mg/L de CaCO3 ao longo de 40 dias de monitoramento.

A figura 5.17 apresenta um gráfico com os valores obtidos com os ensaios de alcalinidade da amostra de entulho contido na coluna II.

124 0 50 100 150 200 250 300 350 0 5 10 15 20 25 30 35 Dias A lc a li n id a d e ( m g /L C a C O 3 )

Figura 5.17: Evolução da alcalinidade das soluções drenadas da coluna II.

A alcalinidade pode ser definida como a capacidade da água em neutralizar ácidos, sendo uma consequência direta, principalmente, da presença ou ausência dos íons hidroxila (OH-), carbonato (CO32-) e bicarbonato (HCO3-). A alcalinidade também pode ser

influenciada pela presença de boratos (BO42-), fosfatos (PO42-) e silicatos (SiO42-)

(Guimarães, 2005). Minerais carbonatados existentes nos sedimentos podem então atuar como tampões, exercendo um papel de elevar o valor do pH.

A alcalinidade da amostra de entulho da coluna II se deve principalmente à presença da cal contido na composição do cimento, do gesso e dos silicatos detectados pela difração de raio-x (quartzo, muscovita, caulinita e albita). Os valores encontrados oscilaram entre 309,4 (início) e 106,25 mg/L CaCO3 (fim), exibindo os menores valores de 47,6, 26,35 e

36,55 mg/L CaCO3 no 3º, 20º e 28º dia . Na primeira semana de monitoramento a

alcalinidade exibiu uma acentuada queda nos três primeiros dias, passando de 309,4 a 47,6 mg/L CaCO3.

Optou-se por elaborar um gráfico com as médias semanais devido a intensa oscilação dos valores encontrados para a alcalinidade e, também para mostrar como o comportamento da alcalinidade oscilou entre queda, estabilização e elevação ao longo das 4 semanas.

125 0,00 40,00 80,00 120,00 160,00 0 1 2 3 4 5 6 Semanas A lc a li n id a d e to ta l (m g /L C a C O3 )

Figura 5.18: Evolução das médias semanais da alcalinidade das soluções drenadas da coluna II.

Segundo Macêdo (2004) in Murta (2006), as águas com alcalinidade menor que 20 mg/L de CaCO3 possuem baixo poder tamponante para a acidez e aquelas em que a alcalinidade

está compreendida entre 20 e 300 mg/L de CaCO3estão na faixa ideal de tamponamento.

Desta forma, com exceção da primeira semana de ensaio, pode-se inferir que os lixiviados da coluna II têm poder tamponante ideal.