Desenvolvimento de material adsorvente utilizando finos de carvão para remoção de ferro de efluentes de mineração

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais PPGCEM da Universidade do Extremo Sul Catarinense UNESC, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais.As indústrias que mais contribuem para a contaminação ambiental são as do setor de mineração e metalurgia, pois apresentam uma considerável geração de efluentes e resíduos, podendo contaminar recursos hídricos, solos e atmosfera. Um dos problemas mais importantes relacionado à extração mineral é a drenagem ácida de minas (DAM), definida como o resultado da exposição de minerais sulfetados, destacando-se a pirita (FeS2), aos agentes do intemperismo, que resultam em água com baixos valores de pH e alta concentração de metais dissolvidos, como o manganês e ferro, e que comprometem a qualidade de recursos hídricos e o meio ambiente. O presente estudo teve como objetivo avaliar a capacidade de remoção de íons ferrosos de efluente de mineração utilizando-se um subproduto da própria indústria de mineração, os finos de carvão, como adsorvente. Foram realizados ensaios de caracterização das camadas de carvão Bonito e Barro Branco, para melhor compreensão das propriedades do mesmo, bem como tratamentos térmicos e químicos nos finos de carvão, visando a melhoria da capacidade de adsorção. Dentre os principais resultados obtidos, estão o aumento da área superficial das amostras com tratamentos térmicos, bem como a presença de grupos carboxílicos que facilitam o processo de adsorção. As amostras brutas apresentaram boa capacidade de troca catiônica, na ordem de 36,17 meq/100g da amostra BO, sendo o melhor resultado obtido. O pHpcz apresentou valores de 4,48 e 4,89 para as amostras BB e BO, respectivamente, apresentando variações semelhantes para as amostras após os tratamentos térmicos e químicos. Os finos de carvão da camada BO obtiveram uma taxa de adsorção q= 187,6 mg/g, modificado termicamente a 200 ºC, enquanto que os finos de carvão da camada BB obtiveram uma taxa de adsorção q= 93,3 mg/g, em seu estado natural, e observou-se também que o processo de adsorção dos íons de ferro é mais intenso no início do contato entre a solução e a amostra sólida, com uma redução da concentração inicial de ferro de 33 % para amostra BB in natura e 55 % para a amostra BO 200 °C nas primeiras 3 h. O modelo cinético de pseudo-segunda ordem representou melhor os dados experimentais para as amostras, apresentando bons coeficientes de correlação linear