Characterization and utilization of hydrometallurgical mine tailings processing of nickel and cobalt with a geo-environmental approach

Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016.A mineração constitui uma das atividades básicas no desenvolvimento do mundo moderno, mas, ao mesmo tempo, potencializa um efeito degradante do meio físico local por gerar enormes volumes de resíduos finais. Muitas vezes, estes resíduos contêm substâncias contaminantes, sendo uma das principais causas de contaminação dos recursos naturais e do meio ambiente. Os rejeitos de mineração são materiais remanescentes do processo de beneficiamento e de concentração de minérios em instalações industriais. Entretanto, em várias partes do mundo, diversos tipos de rejeitos e estéreis provenientes de atividades de lavra e de beneficiamento de minerais são simplesmente descartados na natureza por não terem nenhum tipo de aproveitamento economicamente viável, embora do ponto de vista econômico, as grandes bacias de rejeitos podem ser úteis, no sentido de formarem depósitos minerais com teores e características físicas distintas do minério explorado. Com a evolução e mudanças de mercado e tecnologia, os rejeitos podem proporcionar uma alternativa à exploração como subproduto. Portanto, o presente trabalho buscou desenvolver um enfoque sistêmico na caracterização de rejeitos de mineração ferrolateríticos, específicamente os rejeitos dos processos de beneficiamento hidrometalúrgicos do Ni e Co, objetivando propor e avaliar métodos de aproveitamentos empregando um enfoque geoambiental. Os resultados desse trabalho, centrado na caracterização exaustiva dos rejeitos de mineração permitiram aprofundar na mineralogia, o comportamento físico-químico e geoquímico, assim como conhecer as características físicas desses materiais, possibilitando a seleção de métodos de aproveitamento viáveis. Outro aspecto importante foi o desenvolvimento de duas alternativas de aproveitamento dos rejeitos, uma baseada nas contribuições físicas para seu uso como fíler em misturas asfálticas, e uma segunda baseada nas contribuições químicas e mineralógicas através de reações aluminotérmicas para a obtenção de produtos de valor agregado. Ainda como aporte desta tese sobressair a conceitualização de um esquema de abordagem na caracterização, avaliação e desenvolvimento de alternativas de aproveitamento de rejeitos de mineração de origem lateríticos. Por último, pode-se destacar a caracterização, empregando ensaios de solubilização e esquemas de lixiviação simples e sequenciais como formas de avaliar o potencial de contaminação dos rejeitos de mineração.Mining is one of the basic activities in the development of the modern world, but at the same time, it has degrading effects on the local physical environment, because it generates huge volumes of final wastes. These residues often include contaminants and they are a major cause of pollution of natural resources and the environment. Mine tailings are materials remains of processing and concentrating minerals in industrial plants. However, in many parts of the world, various types of mine wastes from mining activities and mineral processing are simply disposed in the environment because there are no economically viable ways of exploitation for them. Despite this fact, from an economic point of view, the large tailing dams can be useful, given that they may have a different composition and physical characteristics than the ore explored. With the evolution of market and changes in technology, the mine tailings can be alternatively reused as a byproduct. In this sense, this study sought to develop a systemic approach in characterizing lateritic mine tailings, specifically hydrometallurgical mine tailings processing of Ni and Co, aiming to propose and evaluate exploitation methods employing a geo-environmental friendly approach. The results of this work are focused on a comprehensive characterization of mine tailings, allowing to deepen the understanding of their mineralogy and their chemical, physical and geochemical behavior, as well as in the increase of knowledge about the physical characteristics of these materials, thus allowing for the selection of viable exploitation methods. Another important aspect is the development of two alternatives for using mine tailings: one is based on the physical contribution of their use as filler in asphalt mixtures, and the other is based on the chemical and mineralogical contributions of aluminothermic chemical reactions in order to obtain added value products. Even another contribution of this thesis is the conceptualization of a schematic approach in the characterization, assessment and development of alternative use of lateritic origin mine tailings. Finally, it can be highlighted the characterizations made by using solubilization tests and simple and sequential leaching schemes as ways to assess the potential contamination of mine tailings