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Tipo do documento: Dissertação
Título: Imobilização física de resíduo proveniente do tratamento de águas ácidas de uma instalação de mineração de urânio
Título(s) alternativo(s): Physical immobilization of waste from acidic water treatment in a uranium mining facility
Autor: GODA, Ricardo Tadashi 
Primeiro orientador: DEL ROVERI, Carolina
Primeiro membro da banca: MAESTRELLI, Sylma Carvalho
Segundo membro da banca: OLIVEIRA, Alexandre Pereira de
Resumo: A Unidade em Descomissionamento de Caldas das Indústrias Nucleares Brasileiras (UDC-INB), primeira instalação brasileira de mineração a produzir urânio em escala industrial e a participar do ciclo do combustível nuclear, é uma fonte de preocupação ambiental e assunto de diversas pesquisas que visam estratégias de remediação das suas áreas degradadas. As operações de mineração, britagem e moagem desta mina cessaram em 1997, após 15 anos de seu início. Desde então, devido às características geológicas, o local tem apresentado Drenagem Ácida de Mina (DAM), processo definido quimicamente como uma solução ácida que é produzida quando minerais contendo sulfetos são oxidados na presença de água e oxigênio. No caso da instalação em questão, a drenagem ácida é gerada em duas pilhas de estéreis de mineração e na cava da mina. Atualmente a única ação mitigatória realizada na instalação é o tratamento dessas águas contaminadas com cal hidratada para precipitação dos contaminantes. No entanto, esta neutralização gera outro problema, a formação de composto residual denominado “DUCA”, o qual consiste em uma matriz de diuranato de cálcio com hidróxidos metálicos. Desde 1998 a INB deposita DUCA na cava da mina e em 2010 estimavam-se em cerca de 67 mil toneladas a quantidade deste resíduo ali depositado. A deposição do resíduo nestas condições é inadequada e pode gerar contaminações de solo, águas e também ressolubilizar os contaminantes que foram precipitados no tratamento das águas ácidas. Dentro deste contexto destaca-se a técnica de imobilização de resíduos em cimento Portland, proposta a qual este estudo visou. A técnica consiste na realização de procedimentos que reduzem o potencial de contaminação por meio da redução da solubilidade, mobilidade e a toxicidade dos contaminantes e do encapsulamento do resíduo em uma matriz de alta integridade estrutural. Exposto o problema, este estudo teve como objetivo principal a imobilização em cimento Portland CP2 do urânio contido no DUCA e avaliação do poder de estabilização química por meio de testes de lixiviação, além da verificação da resistência mecânica à compressão. Para isso, foram confeccionados corpos de prova contendo DUCA, cimento e água em diferentes concentrações, sendo a moldagem realizada de acordo com ABNT-NBR 5739. As relações água/resíduo/cimento (A/R/C) avaliadas foram: (C1) 68/30/2; (C2) 66/28/6; (C3) 64/27/9; (C4) 56/24/20; (C5) 47/20/33; (C6) 38/23/39; (C7) 30/26/44; (C8) 33/20/47; (C9) 36/19/45 e (C10) 34/20/46. Os ensaios de lixiviação foram realizados segundo ABNT-NBR 10005, enquanto os ensaios de resistência a compressão foram feitos em acordo com ABNT-NBR 5738. Os resultados mostraram que os corpos de prova com composição C1, C2 e C3 não apresentaram integridade estrutural suficiente para prosseguir com os demais testes. Nos ensaios de lixiviação o resultado obtido para o resíduo puro foi de 1,34 mg/L de U, e para composições com a relação mínima Resíduo /Cimento iguais ou menores que C5 foram de <0,1 mg/L de U. A resistência mecânica máxima obtida foi de 19,04 ± 3,74 Mpa para composição C10 e a mínima foi de 3,98 ± 1,28 MPa para C4. Logo, pode-se dizer que o cimento Portland CP2 é um componente em potencial para a imobilização do urânio presente no resíduo e a resistência mecânica é suficiente para uma disposição que se faça necessário o empilhamento do material imobilizado.
Abstract: Decommissioning Unit of Caldas (UDC-INB), the first Brazilian mining facility to produce industrial scale uranium and participate in the nuclear fuel cycle, is a source of environmental concern and the subject of several researches aimed at remediation strategies of its degraded areas. The mining, crushing and milling operations of this mine ceased in 1997, after 15 years of its start. Since then, due to the geological characteristics, the site has presented acid mine drainage (DAM), a process chemically defined as an acidic solution that is produced when sulfide-containing minerals are oxidized in the presence of water and oxygen. In the case of the facility in question, acid drainage is generated in two mining waste piles and in the mine pit. Currently the only mitigatory action performed at the facility is the treatment of these waters contaminated with hydrated lime to contaminate precipitation. However, this neutralization generates another problem, the formation of a residual compound called DUCA, which consists of a calcium diuranate matrix with metal hydroxides. Since 1998 INB has deposited DUCA in the pit of the mine and in 2010 it was estimated that about 67,000 tons of this waste deposited there. The deposition of the waste under these conditions is inadequate and can generate soil, water and also resolubilize contaminants that have been precipitated in the treatment of acidic waters. Within this context, we highlight the Portland cement waste immobilization technique, which this study aimed at. The technique consists of performing procedures that reduce the potential for contamination by reducing solubility, mobility and contaminant toxicity and encapsulating the residue in a matrix of high structural integrity. Exposed the problem, this study had as main objective the immobilization in Portland CP2 cement of uranium contained in the DUCA and evaluation of the chemical stabilization power through leaching tests, besides the verification of the mechanical compressive strength. For this, specimens containing DUCA, cement and water were made in different concentrations, and the molding was performed according to ABNT-NBR 5739. The evaluated water / residue / cement (A / R / C) ratios were: (C1) 68/30/2; (C2) 66/28/6; (C3) 64/27/9; (C4) 56/24/20; (C5) 47/20/33; (C6) 38/23/39; (C7) 30/26/44; (C8) 33/20/47; (C9) 36/19/45 and (C10) 34/20/46. The leaching tests were performed according to ABNT-NBR 10005, while the compressive strength tests were made according to ABNT-NBR 5738. The results showed that specimens with composition C1, C2 and C3 did not have enough structural integrity to proceed with the other tests. In the leaching tests the result obtained for the pure residue was 1.34 mg / L U, and for compositions with the minimum Residue / Cement ratio equal to or less than C5 were <0.1 mg / L U. The maximum mechanical strength obtained was 19,04 ± 3,74 MPa for composition C10 and the minimum was 3.98 ± 1.28 MPa for C4. Thus, it can be said that Portland CP2 cement is a potential component for the immobilization of uranium present in the waste and the mechanical strength is sufficient for an arrangement that requires the stacking of the immobilized material.
Palavras-chave: Drenagem ácida de minas.
Cimento Portland.
Urânio.
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Alfenas
Sigla da instituição: UNIFAL-MG
Departamento: Instituto de Ciência e Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
Citação: GODA, Ricardo Tadashi. Imobilização física de resíduo proveniente do tratamento de águas ácidas de uma instalação de mineração de urânio. 2020. 67 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Federal de Alfenas, Poços de Caldas, 2020.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/1741
Data de defesa: 28-Fev-2020
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