Remoção do manganês e do sulfato de água de mina.

Abstract

As remoções de manganês e de sulfato são importantes desafios no tratamento de águas de mina. O manganês é de difícil remoção devido a sua alta solubilidade em meio ácido ou neutro e pode ser encontrado em altas concentrações nessas águas, conforme a mineralogia das rochas. Por outro lado, a presença de íons sulfato é normalmente devida à oxidação de minerais sulfetados e também pode ser encontrado em concentrações elevadas nas drenagens de mina. Portanto, este trabalho investigou a remoção do manganês e do sulfato das águas neutras de mina, com experimentos em tanques agitados e em colunas de leito fixo. Para a remoção de manganês, este estudo envolveu a precipitação dos íons Mn (II) presentes em águas de mina com concentração de 140 mg.L-1 e pH 6,5, aplicando misturas do carbonato de sódio e do calcário. Observou-se que, além da concentração total do carbonato, o pH também influenciou na precipitação do carbonato de manganês. Uma remoção de 99,9% do manganês foi alcançada com íons carbonatos, para pH da solução acima de 8,5. Avaliou-se também a aplicação do calcário para adsorção do manganês nas águas de mina para baixa concentração do elemento (1,5 e 15,0 mg.L-1). Observou-se que o equilíbrio da adsorção pode ser descrito pelas equações de Freundlich ou de Langmuir, sendo o carregamento máximo alcançado de 0,91 mgMn.g-1 calcário em sistemas agitados. Os modelos de Thomas, de Yoon e Nelson e de Dose-resposta apresentaram uma boa correlação com os resultados obtidos em coluna de leito fixo. O modelo BDST conformou o baixo carregamento de manganês, ou seja 0,057 mgMn.mL-1 leito, para concentração de 15,0 mgMn.L-1 e vazão de 1 mL.min-1. Nos experimentos de remoção do sulfato, em sistema contínuo a concentração deste íon foi reduzida de 588 para 87 mg.L-1, em 210 minutos. Os experimentos de equilíbrio mostraram que o carregamento do sulfato no calcário pode ser descrito pela isoterma de Langmuir, com carregamento máximo de 23,7 mgSO4 2-.g-1 de calcário. O processo de adsorção em leito fixo pode também ser descrito por modelos de Thomas, de Yoon e Nelson e de Dose-resposta. Nestes sistemas, para partículas de calcário na faixa granulométrica entre 0,42-0,59 mm, o carregamento foi de 20 mgSO42-.L-1 leito. A espectrofotometria no infravermelho indicou a presença de íons sulfato e de carbonato do manganês na superfície do calcário. Observou-se que o calcário é efetivo na remoção do manganês somente para baixa concentração do metal (1,5 mg.L-1). Entretanto, pode ser utilizado como etapa de polimento para água neutra de mina contendo entre 250 e 1200 mg.L-1 de sulfato, onde a precipitação de gesso não é mais efetiva.