ÁREA: Ambiental
TÍTULO: Recuperação de urânio em rejeito de mina por meio de lixiviação alcalina
AUTORES: SANTOS,E.A. (CDTN) ; LADEIRA,A.C.Q. (CDTN)
RESUMO: A Mina Osamu Utsumi das Indústrias Nucleares do Brasil localizada em Caldas/MG operou durante 15 anos as atividades de lavra, beneficiamento e tratamento químico do minério de urânio. Desde então a INB tem como principal passivo para fins de fechamento da mina a drenagem ácida gerada nas pilhas de estéreis cujo pH encontra-se em torno de 3. O tratamento químico desta água gera rejeitos ricos em diversos metais, dentre eles o urânio. O objetivo desse trabalho foi desenvolver um processo de lixiviação alcalina específico para o urânio presente no precipitado gerado na INB Caldas de forma a recuperá-lo, transformando um passivo ambiental em produto comerciável.Resultados obtidos mostraram que é possível atingir 100% de recuperação de U3O8 em 24 horas de processo.
PALAVRAS CHAVES: urânio, drenagem ácida de mina, lixiviação alcalina
INTRODUÇÃO: O fechamento de mina insere-se como uma fase obrigatória em um projeto de mineração e um dos principais motivos desse procedimento é garantir que o uso pós mineração da propriedade será benéfico à comunidade e sustentável a longo prazo.O principal passivo enfrentado pela INB Caldas para o fechamento da mina Osamu Utsumi é a drenagem ácida de mina que devido a sua dinâmica e persistência pode perdurar por anos.O tratamento químico desse efluente além de envolver um custo muito elevado gera um precipitado rico em vários metais sendo alguns tóxicos como o zinco e outros possuem isótopos radioativos,como o urânio.Estima-se que a recuperação deste no precipitado geraria um total de 150 toneladas do metal por ano.O teor de urânio no rejeito atual é de 0,25%,sendo semelhante ao teor presente no minério de Caetité(BA)que está em torno de 0,30%.A recuperação do metal torna-se muito importante se levarmos em consideração que o interesse crescente pelo uso da energia nuclear para fins pacíficos reforça o aumento pela demanda de urânio elevando seu valor comercial e,conseqüentemente,um melhor aproveitamento das fontes potenciais desse elemento será necessário,principalmente se considerarmos os problemas ambientais da mineração.Outro ponto relevante é a necessidade de se transformar um passivo de elevado risco ambiental em produto comerciável,tendo-se em vista as dificuldades em manter as operações mineiras ambiental e economicamente viáveis devido as crescentes restrições impostas pela legislação ambiental.O objetivo desse trabalho foi desenvolver um processo de lixiviação alcalina específico para o urânio presente no precipitado gerado na INB Caldas de forma a ser possível sua total recuperação e reaproveitamento,visando reduzir os riscos ambientais e garantir retorno financeiro.
MATERIAL E MÉTODOS: A amostra de precipitado empregada neste estudo foi coletada na cava da mina e posteriormente seca em estufa a 50°C por cerca de 24 horas,moída a seco em moinho de barras por 30 minutos,homogeneizada,pulverizada e peneirada em peneira de 65 mesh.A técnica de difração de raios-X realizada pelo difratômetro de raios-X da marca Rigaku,modelo Geigerflex,semi-automático e tubo de raios-X de cobre permitiu a identificação das fases cristalinas.A caracterização química foi obtida através das técnicas de fluorescência de raios-X(sistema KEVEX de produção e análise de raios-X constituído de fonte de Am-241 e detector Si(Li) cujo fabricante é KEVEX-RAY, modelo SIGMAX-9050)e espectrometria de raios-X por dispersão em energia(modelo EDX-720, marca SHIMADZU).Os ensaios de lixiviação foram realizados em béqueres de vidro devidamente fechados com tampa de acrílico e sob agitação mecânica de aproximadamente 200 rpm,o suficiente para manter a polpa em suspensão e eliminar a formação de vórtice.Alíquotas de 15 mL foram retiradas após os tempos estabelecidos (16,24,40,44 e 48 hrs)e a separação sólido/líquido foi realizada através de centrifugação a 4000 rpm durante um período de 15 minutos.As fases líquidas obtidas na centrifugação forma coletadas em frascos identificados e as partes sólidas foram devidamente lavadas com água destilada e submetidas à secagem em estufa a 50°C, durante 24 horas.Em seguida análise de U3O8 foram realizadas em todas as fases. Utilizou-se soluções a 0,55;0,85;1,00 e 1,15 mol/L de bicarbonato de sódio.As concentrações das soluções de carbonato de sódio estudadas foram:0,25;0,50;0,75; 1,00;1,50 e 2,00 mol/L.As porcentagens de sólidos estudadas foram 10,20,e 40%. Variáveis como temperatura e granulometria foram mantidas constantes em 25°C e 0,21 mm respectivamente
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os minerais encontrados na amostra foram:ettringita(predominante),gipso,calcita e bassanita,sendo que todos têm Ca como constituinte principal em decorrência do processo de tratamento da água ácida com Ca(OH)2.A caracterização química mostrou Ca,S,Al,Fe e Mn como elementos majoritários.Os ensaios de lixiviação mostraram que com relação a[CO32-]as extrações não foram efetivas,resultando no máximo 50% de recuperação.As concentrações de 0,5 e 2M retornaram resultados de 43 e 50% respectivamente,sendo consideradas as melhores.Como esses resultados são semelhantes tecnicamente,optou-se por fixar a[CO32-]=0,5M,visando o menor consumo de reagentes.Já o estudo da[HCO3-]mostrou 100% de extração em todas as concentrações ensaiadas num tempo de 48 hrs de lixiviação.Porém,valores superiores a 95% de extração foram obtidos com 16 hrs quando se trabalhou com solução a 1M,chegando-se a recuperação total em 24 hrs de processo nessa condição.Verificou-se,de forma geral,que elevando-se a[HCO3-]o tempo necessário para recuperações maiores que 65% tornava-se menor.A literatura reporta valores cujas[CO32-]variam de 0,25 a 0,6M e de 0,01 a 0,5M para[HCO3-]obtendo-se,em 40 hrs de lixiviação,no máximo 82% de recuperação do metal em amostras de solos contaminados(CHOY et. al.,2005;MASON et. al.,1997;MERRIT,1971;SHLEWIT e ALIBRAHIM,2007;ZHOU E GU,2005).À respeito da porcentagem de sólidos,observou-se que a relação dessa com a porcentagem de extração é inversa.Ensaios feitos a 10,20 e 40% de sólidos mostraram recuperações de 100,80 e 10% respectivamente,sendo que as recuperações de 100% foram comuns para todas as [HCO3-]ensaiadas.O baixo rendimento com maiores porcentagens de sólidos deve-se a alta viscosidade/plasticidade da polpa devido a presença de grandes quantidades de gipso na amostra.
CONCLUSÕES: Os resultados dos ensaios de lixiviação do precipitado de Poços de Caldas mostram que as melhores condições a serem utilizadas no processo para se obter resultados maiores que 95% de recuperação do urânio são: 10% de porcentagem de sólidos,[CO32-]=0,5M;[HCO3-]=0,55M durante 48 hrs de extração ou [HCO3-]=1M por 16 hrs de lixiviação. Na primeira opção tem-se uma economia referente ao gasto com reagentes e, na segunda alternativa, o retorno econômico é justificado pelo menor gasto de energia elétrica utilizada nos tanques de lixiviação.
AGRADECIMENTOS: A FAPEMIG e ao CNPq pelo suporte financeiro para a realização deste trabalho,a CAPES pela concessão da bolsa de mestrado e a INB Caldas pelas amostras cedidas.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: CHOY, C.C.; KORFIATIS, G.P.; MENG, X. Removal of depleted uranium from contaminated soils. Journal Hazardous Materials, v. 136, pp. 53-60, 2006.
MASON, C.F.V.; TURNEY, W.R.J.R.; THOMSON,B.M.; LU, N.; LONGMIRE, P.A.; BRAUSE, C.J.C. Carbonate leaching of uranium from contaminated soils. Environmental Science & Technology, v. 31, n. 10, pp. 2707-2711, 1997.
MERRIT, R.C., 1971. The Extractive Metallurgy of Uranium. Colorado School of Mines Research Institute, United States Atomic Energy Comission, pp.23, 59-99.
SHLEWIT, H.; ALIBRAHIM, M. Recovery of uranium from phosphate by carbonate solutions. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, v. 275, n.1, pp. 97-100, 2008.
ZHOU, P.; GU, B. Extraction of oxidized and reduced forms of uranium from contaminated soils: effects of carbonate concentration and pH. Environmental Science & Technology, v.39, n. 12, pp. 4435-4440, 2005.
