PROJETO DE RECUPERAÇÃO AMBIENTAL DE MINERAÇÃO · descrição detalhada das ações a serem...

PROJETO DE RECUPERAÇÃO AMBIENTAL DE MINERAÇÃO

OUTUBRO - 2009

TIPO DE DOCUMENTO: Relatório técnico

TÍTULO: Projeto de recuperação ambiental de mineração AUTORES: Roberto Werneck Seara Roberto Rafael Zorzi André Virmond Lima Bittencourt

COPEL/SPG/DENC _________________ COPEL/SPG/DENC _________________ Consultor/CECS ___________________

CO-AUTORES: Julio César Batista Nogueira Henrique Luvison Gomes da Silva Peter Lemr Jr

Klabin Klabin Klabin

OBJETIVO: Apresentar aos órgãos responsáveis o projeto executivo para adequação ambiental das áreas afetadas pela exploração e beneficiamento de carvão no município de Telêmaco Borba PR.

Rua Comendador Araújo, 143 – 19º andar – Ed. Executive Center Everest 80420-000 – Centro – Curitiba - Pr TEL (41) 3028 4300 - 3076 4202

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1.Introdução A mineração de carvão na região teve início em 1951 com as etapas de pesquisas e em 1954 com a lavra experimental. A exploração encerrou-se em setembro de 1993. A lavra era de encosta e o método utilizado de câmaras e pilares, usando um sistema de trilhos e vagonetes para transporte do minério. Eram executados setores de lavra, acessados por um sistema de galerias principais e travessas, tipo “espinha de peixe”. Nas travessas eram desenvolvidos painéis de lavra. Estes existiram de diversas formas pois foram testados vários. Posteriormente, tendo em vista a lavra manual, o mineiro fazia abertura de sua “rua” e desenvolvia sua frente exclusivamente na camada de carvão com o auxílio de pontaletes, abrindo pequenas câmaras de 4 metros de largura na lateral de sua “rua”, no sentido do avanço. Em todo momento eram respeitados os limites dos pilares de segurança em torno de 10 metros, em seguida, iniciava-se a abertura da extração para produção. Ao final de cada setor, após exaurir a mina, normalmente era feita a recuperação dos pilares de segurança até a superfície. Conforme era feito o recuo da extração, acontecia o abatimento natural do teto, devido à falta de escoramento e dos pilares laterais e central de sustentação. Este processo garantia que após a atividade de extração, a mina não ficasse com a galeria aberta. O diagnóstico da situação atual apontou a existência de 28 (vinte e oito) bocas de mina e de uma área de beneficiamento com rejeitos de mineração de carvão. O objetivo deste documento é propor ações para a adequação ambiental das áreas afetadas pela exploração e beneficiamento do carvão. O documento está estruturado de forma a apresentar em sua parte inicial uma descrição genérica da origem da questão e pela relação dos trabalhos para caracterização detalhada da situação em campo, seguido pela fundamentação técnica da proposta de prevenção, culminando com a descrição detalhada das ações a serem implementadas em campo. Ainda no corpo do documento, mas como anexos, são apresentados os desenhos do projeto executivo para implementação, acompanhados das especificações técnicas a serem observadas durante a execução das obras. Dessa forma, em atendimento ao ofício Nº 085/2008 – IAP/DIRAM, vem respeitosamente submeter o documento com as medidas mitigatórias para apreciação, colocando-se à disposição para eventuais esclarecimentos ou complementações que se fizerem necessários. 2. Considerações Iniciais Depósitos de carvão, naturalmente concentram alguns elementos químicos em níveis superiores à média da crosta terrestre. Devido a sua interação com o ambiente (reações químicas com o oxigênio do ar atmosférico), tais elementos químicos expostos ao ar, geram soluções ácidas, que fluem ao ambiente. Além disso,


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são comuns também as associações de determinados minerais presentes nos depósitos de carvão (sulfetos) com alguns metais pesados, tais como arsênio, antimônio, chumbo, cádmio, entre outros. Assim, da mesma forma que a geração de soluções ácidas ocorre de maneira natural, face à exposição do material ao tempo, sua neutralização pode ser provocada através do impedimento da reação entre o oxigênio do ar e os minerais susceptíveis a esse ataque. Neste sentido, tratamentos à base de alagamento de depósitos de rejeitos baseados no fato de que a lâmina de água inibe a ação do oxigênio sobre os reagentes minerais e também a execução de barreiras geoquímicas inibidoras desta reação, estão sendo amplamente utilizados e com sucesso em casos semelhantes ao longo do mundo. Os resultados normalmente verificados indicam eficiência neste tipo de ação mitigadora, demonstrada através da diminuição substancial da acidez das águas percoladas, passando assim esta técnica a ser considerada bastante eficiente no tratamento desse tipo de situação. 3. Caracterização das Áreas de Minas e Rejeito 3.1. Histórico da Área de Mineração Conforme consulta ao Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM) a área está registrada sob o processo n° 001.113/1954, com data de publicação de 05/11/1956, sendo a Klabin do Paraná Mineração S.A, a titular da concessão. Abaixo estão descritos alguns dados sobre a área:

• Ponto de amarração: Confluência do ribeirão dos Cavalos com o Córrego das Perobas; • Latitude: 24° 07’ 49” • Longitude: 50° 40’ 55” • Vetor de amarração – Distância do primeiro vértice: 0 m • Ângulo: 0° 0’ • Quadrante: NE • Superfície calculada: 990 ha (9,90 km²) • Número de vértices da poligonal da concessão: 4

Segundo informações obtidas junto a titular da concessão, a produção estimada da mina era em torno de 6.500 toneladas por mês, sendo que cerca de 30% era considerado como rejeito. Estima-se que a quantidade de carvão remanescente neste rejeito era da ordem de 13 a 15%. Com base em antigos documentos consultados e visitas de inspeção acompanhadas de antigos funcionários das minas, os quais trabalharam na mineração de carvão, conseguiu-se localizar a totalidade das entradas das minas e a área de beneficiamento (lavagem) do carvão, juntamente com o depósito de rejeitos. Durante a identificação das antigas galerias das minas e da delimitação topográfica da área de rejeitos, foi verificado que algumas medidas para prevenção do problema já haviam sido implantadas pela titular, dentre as quais poços para monitoramento da qualidade da água, instalação de tanque para desacidificação da drenagem ácida e a cobertura da área com material terroso compactado.


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A tabela 3.1 a seguir apresenta a localização das bocas de minas.

Tabela 3.1: Localização das bocas de minas.

Bocas de Mina Abaixo da Cota Mínima 626,00 metros (1) Boca Número Coordenada E Coordenada N Cota (m)

01 533.559,312 7.330.916,587 600,215 02 533.549,473 7.330.918,578 600,358 03 533.562,009 7.330.973,800 599,439 04 533.583,474 7.330.999,353 599,487 05 533.611,015 7.330.960,890 599,989 23 534.215,644 7.330.387,749 625,798 28 534.223,260 7.330.144,971 625,061 Bocas de Mina Entre as Cotas 626,00 e 636,50 metros (2)

06 533.425,343 7.329.241,538 630,168 07 533.412,608 7.329.240,900 629,734 08 533.373,081 7.329.175,515 629,269 09 533.305,635 7.329.196,034 629,473 10 533.307,635 7.329.208,792 629,459 19 533.809,104 7.330.141,799 626,232 24 533.814,881 7.330.144,971 626,193 Bocas de Mina Acima da Cota Máxima 636,50 metros (3)

11 534.559,134 7.329.006,660 658,602 12 534.553,935 7.329.017,697 658,577 13 535.077,714 7.328.551,221 676,047 14 535.081,374 7.328.540,302 676,538 15 535.090,833 7.328.514,467 678,759 16 535.099,704 7.328.521,683 678,103 17 535.149,107 7.328.565,417 673,961 18 535.159,573 7.328.564,952 673,723 20 534.012,673 7.329.696,658 647,638 21 534.962,866 7.328.861,146 665,602 22 535.051,314 7.328.643,513 684,278 25 534.012,900 7.329.721,817 646,958 26 534.950,086 7.328.866,920 664,596 27 535.056,690 7.328.634,009 682,986

Notas:

(1): Minas situadas na zona submersa (abaixo da cota mínima do reservatório da UHE Mauá);

(2): Minas situadas na zona de flutuação do reservatório da UHE Mauá. Considerando a El. 636,50 como nível máximo maximorum;

(3): Minas situadas acima do nível máximo do reservatório da UHE Mauá. Este projeto não contempla tratamentos de mitigação para estas minas;

Conforme anteriormente citado, as campanhas de campo para localização das bocas de minas envolveram profissionais da COPEL, Klabin e Lactec, além de antigos funcionários envolvidos na mineração.


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De acordo com a técnica de lavra aplicada, “Método das Câmaras e Pilares”, após a lavra de um determinado trecho de painéis, ocorre o fechamento da seção escavada das minas (solapamento). Dessa forma, em alguns locais foi necessário utilização de maquinários pesados para a localização exata das aberturas e confirmação da não-continuidade para o interior da encosta. (Foto 3.1). Todas as minas identificadas mostraram-se inteiramente ou parcialmente fechadas (fotos 3.2 e 3.3).

Foto 3.1: Trabalhos de escavação para localização da mina B09.

Foto 3.2: Aspecto externo da mina B10. Foto 3.3: Aspecto interno da mina B10. Nota-se o

fechamento quase total da abertura

Concomitante a estas atividades, entre 2007 e 2009, o Consórcio Energético Cruzeiro do Sul realizou campanhas de campo para levantamento topográfico planialtimétrico na área de rejeitos


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(Fotos 3.4 e 3.5), além de sondagens e ensaios de laboratório para caracterização deste rejeito de mineração. Na tabela 3.2 estão demonstradas as quantidades levantadas na área de rejeito.

Tabela 3. 2: Levantamento quantitativo da área de rejeitos

Área Total Levantada 114.230m² (11,423 ha) Área Acima da Cota Máxima Normal (El.635) 29.500m² (2,95 ha) Área da Região de Flutuação (El. 626 e 635) 15.200m² (1,52 ha) Área da Abaixo da Cota Mínima Normal (El. 626) 69.530m² (6,953 ha) Quantidade Estimada de Rejeito 147.660 m³ Quantidade Estimada Área sempre Emersa 78.890 m³ Quantidade Área de Flutuação 45.670 m³ Quantidade Estimada Área sempre Submersa 23.100 m³

A campanha de sondagem contemplou 34 furos realizados com trado manual (tipo concha e helicoidal) distribuídos em toda a extensão da área de rejeitos, procurando sempre ultrapassar toda a camada de rejeitos até atingir o terreno natural.

Foto 3.4: Vista aérea da área de rejeitos em agosto de 2007, após trabalhos de mitigação. Ao fundo, no

canto superior esquerdo, o rio Tibagi.

Foto 3.5: Vista da área de rejeitos em agosto de 2009. Nota-se a recuperação parcial da vegetação.

De posse dos dados quantitativos e qualitativos foi implantado um plano de recuperação ambiental em parceria com Klabin. O qual está sucintamente descrito no item 6 deste relatório e detalhadamente nos anexos a e V. 4. Contexto Geológico e Hidrológico da Área A região de interesse possui topografia relativamente plana a suavemente ondulada nas partes altas, fortemente entalhada pelo rio Tibagi e afluentes. O vale do rio apresenta encostas íngremes, freqüentemente escarpadas. A calha do rio propriamente dita alterna trechos de remanso e trechos de declividade alta, com corredeiras e pequenos saltos (COPEL/DENC, 2007).


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Em uma dessas corredeiras, próxima ao depósito de minério e a área de rejeito, o mapeamento geológico regional do reservatório da UHE Mauá, elaborado para os estudos ambientais, indica que a Formação Rio Bonito, portadora de níveis mineralizados com carvão, aflora no local conhecido como Salto Aparato. No mapa geológico abaixo extraído e modificado do site da Mineropar (Figura 4.1) podem ser visualizadas as principais unidades litoestratigráficas que ocorrem na área e sua distribuição em planta. Na área de rejeito considerada verificam-se rochas do Permiano Inferior, correspondentes à Formação Rio Bonito e à Formação Palermo (Tabela 4.1), ambas pertencentes ao Grupo Guatá (MINEROPAR, 2006).

Figura 4.1: Porção do mapa geológico da folha de Telêmaco Borba, mostrando a área de rejeito da mina de carvão, circulada em vermelho (modificado de MINEROPAR, 2006). Onde Pp corresponde à Formação Palermo e Prb à Formação Rio Bonito, ambas do Período Permiano.

Na base dessa seqüência estratigráfica encontra-se a Formação Rio Bonito, que corresponde à maior parte da área considerada. A Formação Rio Bonito é constituída por arenitos finos a médios, esbranquiçados com tonalidade cinza e verde, de aspecto praticamente maciço ou irregularmente estratificado, além de camadas de carvão, siltitos esverdeados e margas cinzentas. Imediatamente acima desta unidade vêm os arenitos finos e arenitos sílticos da Formação Palermo, com delgadas intercalações de siltitos. Os arenitos e arenitos sílticos são cinza-esverdeados, mostrando estruturas tipo “flaser” de modo quase generalizado. Camadas sílticas, mais escuras, ocorrem intercaladas com os arenitos sílticos, e são geralmente delgadas. Todas estas camadas de rocha estão em posição essencialmente subhorizontal, talvez com um pequeno mergulho para o norte, e podem apresentar, localmente, pequenos deslocamentos por falha.


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Intrusões de diabásio recortam todas estas unidades, tornando complexas as relações de contato e comportamento estrutural quer seja quanto à geometria dos contatos, quer seja em relação ao padrão de fraturamento observado. Na margem direita do rio Tibagi ocorre uma intrusão dentro da própria área de rejeito um dique de diabásio da Formação Serra Geral, com a típica orientação NW-SE das intrusões associadas ao arco de Ponta Grossa. A tabela 4.1 abaixo apresenta a coluna estratigráfica da região com as principais litologias associadas.

Tabela 4.1: Coluna estratigráfica da Bacia do Paraná, com as unidades litoestratigráficas relevantes ao empreendimento da UHE Mauá (modificado de MILANI et al., 1993).

IDADE (milhões de Anos)

ERA PERIÓDO GRUPO FORMAÇÃO LITOLOGIAS PRINCIPAIS

140 -230 Mesozóica Jurássico -Triássico

São Bento

Serra Geral Diabásio – Sills e Diques

Rio do Rastro - Teresina -

Serra Alta Siltito cinza, maciço , fratura conchoidal

230 Paleozóica Permiano Superior

Passa Dois

Irati Argilito cinza escuro

Palermo

Arenitos claro Arenito siltitico cinza-

esverdeado-esbranquiçado

Bioturbado (Piritosos)

Siltitos mais escuros 250 Paleozóica Permiano Médio Guatá

Rio Bonito

Bancos de arenitos finos esbranquiçados com tonalidade cinza

e verde Siltitos esverdeados Margas cinzentas

Carvão

280 Paleozóica Permiano Inferior/

Carbonífero Itararé -

A figura 4.2 a seguir mostra a microbacia hidrográfica onde está disposta a área de rejeitos de mineração (na porção esquerda hidráulica), a qual abrange uma área total de cerca de 0,97 km² Estudos hidrológicos realizados pelo Projeto HG-52 (Suderhsa, 1998 appud Cehpar, 1985) apontam para a região uma vazão específica média de longo termo na ordem de 14 l/s/km², regionalizada a partir de séries históricas superiores a 10 anos.


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Desta forma teríamos incremento aproximado de 13,6 l/s, de toda a “microbacia” onde está disposta a área de rejeitos, no rio Tibagi, considerando escoamento de água superficial somada a subsuperficial. A vazão de longo termo para o rio Tibagi na região é da ordem 279,4 m³/s. Numa análise prévia pela ordem de grandeza dos valores, o efeito da drenagem, caso fosse completamente contaminada, acarretaria em uma interferência desprezível junto ao rio Tibagi, face à desproporção das vazões envolvidas, ou seja, da ordem de 1:20.000 vezes.

Figura 4.2: Ortofotocarta da Área de Rejeitos com delimitação da área de contribuição da micro bacia, em (amarelo).

Notas: St = Área total de contribuição SEH = área de contribuição à esquerda do talvegue principal SED= área de contribuição á direita do talvegue principal.


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5. Fundamentos do processo de adequação ambiental das áreas dos depósitos de rejeitos da mineração de carvão É sabido que o carvão mineral, em função de suas características químicas e ambiente de formação, acumula enxofre e alguns elementos químicos com potencial tóxico, dentre eles metais pesados. A maioria destes elementos está associada aos sulfetos presentes, materiais estes que se procura eliminar através de processos de beneficiamento do carvão. Durante o processo são produzidos rejeitos piríticos que quando expostos às intempéries se oxidam gerando drenagem ácida. O intemperismo de unidades litológicas carboníferas ocorre naturalmente na região, com todas as conseqüências, notadamente nos afloramentos da Formação Rio Bonito, todavia o processo é acelerado e potencializado nos locais de acúmulo de rejeitos. A drenagem ácida produzida naturalmente durante o intemperismo em ambiente aquoso em contacto com o oxigênio é por sua vez neutralizada por reações com silicatos, carbonatos e outros minerais presentes no arcabouço rochoso. Durante o intemperismo são também formados minerais secundário que têm a capacidade de fixar por adsorção grande parte dos metais pesados e elementos liberados quando da geração da drenagem ácida. Se por intervenção humana houve a potencialização do processo natural de geração de drenagem ácida, processos naturais de mitigação e neutralização também podem ser potencializados artificialmente. O princípio dos processos de Engenharia Geoquímica que podem ser empregados no caso são a neutralização da acidez e a manutenção de condições redutoras no corpo do depósito de rejeitos, processos que são acompanhados pela fixação de metais pesados pela fase insolúvel. A estes processos, pode ser associada a inibição do acesso de fluxos de água ao corpo de rejeitos na área emersa, que também mitiga a produção de drenagem ácida. Visto isso, a situação em pauta pode ser sintetizada da seguinte maneira:

• Fenômenos a serem mitigados

o Fluxos de drenagem ácida liberados o Presença de metais e outros elementos em solução

• Princípios de mitigação

o Minimização da formação de drenagem ácida o Neutralização de fluxos ácidos já formados o Fixação de elementos em solução

• Processos de mitigação – Barreiras geoquímicas (Figura 5.1)

o Barreira para elevar o pH das soluções � � Barreira carbonática –

• eleva o pH


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• favorece a formação de compostos insolúveis com condições de fixar metais pesados

o Barreira para tornar o meio redutor

� Barreira de biomassa – • garante o caráter redutor do ambiente, potencializando o

consumo de oxigênio livre • favorece a fixação de metais pesados por sulfetos insolúveis

• Situação de aplicação das barreiras

o Barreira carbonática nos limites da área emersa do depósito de rejeitos � Condiciona os fluxos originários da área emersa antes de adentrarem

o reservatório o Barreira de biomassa cobrindo a superfície da porção emersa do depósito de

rejeitos � Inibe o acesso de água contendo oxigênio livre ao seio do nível de

rejeitos na área imersa


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Figura 5.1: Barreiras geoquímicas aplicáveis na área de deposição de rejeitos piríticos. 5.1 Base teórica

Os depósitos de carvão natural geram um ambiente geoquímico com propriedades bem características que levam à concentração de alguns elementos químicos até níveis bastante superiores à média da crosta terrestre (Goldschmidt,1954; Mason,1971). A formação e preservação do carvão mineral implicam em ambientes com baixa disponibilidade de oxigênio,

ÁGUA OXIDANTE agressiva a sulfetos

ÁGUA REDUTORA mantém a pirita estável

BARREIRA DE BIOMASSA

consumo de oxigênio livre

CORPO DE REJEITOS

preservação de sulfetos imobilizando metais

pesados

BARREIRA DE BIOMASSA

BARREIRA DE CARBONATOS

ÁGUA MAIS BÁSICA poucos metais pesados

BARREIRA CARBONÁTICA

neutralização da acidez

insolubilização de metais pesados

ÁGUA ÁCIDA com metais pesados


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favoráveis à concentração de um grande grupo de elementos metálicos que, na presença de enxofre formam sulfetos insolúveis. Além dos sulfetos a própria atividade orgânica que gera o carvão, agrupa alguns elementos, além do enxofre, que não são eliminados durante o processo natural da carbonização. A estes processos de concentração durante a gênese do carvão, outros fenômenos se somam e levam ao acúmulo diferencial de vários elementos químicos durante o tempo geológico, após já estar estabelecida a unidade geológica contendo o carvão. Nesta condição podem se concentrar elementos que são mais móveis em condições oxidantes. Tais elementos fluindo em aqüíferos, dissolvidos em baixas concentrações nas águas, são fixados nas camadas contendo carvão e vizinhanças, quando o ambiente passa de oxidante para redutor. O carvão mineral paranaense, formado em ambiente deltáico, ocorre na Formação Rio Bonito, do Grupo Guatá e contém teores relativamente elevados de enxofre, seja na forma elementar ou principalmente como pirita (FeS2). O enxofre é resultado do acúmulo pelo processo vital dos vegetais pretéritos que vieram a gerar o carvão. Junto com o enxofre se concentraram alguns metais, seja pelo fato de terem sido utilizados pelas plantas como micronutrientes, ou terem sido seqüestrados de águas subterrâneas que entraram em contato com o carvão. Visto isso, para ser utilizado como combustível, deve ser tratado visando eliminar ao máximo o enxofre, para não poluir a atmosfera durante a queima e conseqüente liberação de gases sulfurosos. Dentre os fenômenos geoquímicos importantes no caso sob análise está a alteração intempérica da pirita em ambiente oxidante, gerando soluções extremamente ácidas concomitantes com a liberação de grande quantidade do íon sulfato e ferro em solução. Saliente-se que é comum a associação do sulfeto de ferro com alguns metais pesados ou elementos tóxicos como o arsênio, antimônio, chumbo, cádmio e outros. No caso da destruição por intemperismo da pirita e outros sulfetos associados, todo um elenco de metais e outros elementos, irá para a solução, onde os quais permanecerão ou de onde precipitar-se-ão por modificações nas condições ambientais. A rocha, no caso principalmente composta por carvão, foi formada em um ambiente subaquático carente de oxigênio, sendo coberta por sedimentos posteriores e preservada durante centenas de milhares de anos ao abrigo de águas saturadas de oxigênio. Nas situações em que a rocha carbonosa fica exposta, ou aflorante pela ação de processos geológicos, o ambiente muda radicalmente, em função da presença abundante do oxigênio e água. Neste novo ambiente, os elementos químicos que estavam estabilizados na fase sólida, procuram se reagrupar em novas fases sólidas ou são liberados para a água, conforme as características físico-químicas do sistema. Nos locais onde os estratos geológicos contendo carvão afloram naturalmente o intemperismo atua oxidando aos poucos o carbono, que se transforma em CO2. Simultaneamente, porém em um processo mais rápido, minerais que acompanham o carvão, como é o caso da pirita e outros sulfetos associados também se alteram, gerando soluções ácidas que se incorporam às águas superficiais que correm no local, carregando consigo os elementos solubilizados.


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A produção de acidez é ainda mais acelerada por reações envolvendo o íon férrico (Fe2+) gerado no processo. Em termos genéricos, as reações principais envolvidas na oxidação da pirita são as seguintes (Sengupta,1993):

FeS2 + 7/2 O2 + H2O → Fe2+ + 2SO42- + 2H+

Fe2+ + 5/2 H2O + ½ O2 → Fe(OH)3 (s) + 2H+

Fe2+ + 1/2 O2 + H+

→ Fe3+ + 1/2 H2O

FeS2 + 14Fe3+ + 8H2O → 15 Fe2+ + 3SO42- + 16H+

Em todo este processo, um papel importante é exercido por bactérias quimiolitotróficas que aceleram a oxidação do ferro e também do enxofre. Assim como a geração de soluções ácidas é um processo natural também a neutralização destas soluções ocorre através de reações de intemperismo, se destacando as reações de hidrólise de silicatos e outros minerais bem como, reações de intemperismo de carbonatos. Silicatos em ambientes ácidos se alteram consumindo oxigênio, segundo a reação genérica

MeAlSiOn(s) + 4H+ → Mem+ + Al3+ + H4SiO4o

onde Me pode ser Ca, Na, K, Mg ou Fe (Deutsch, 1997). A neutralização da acidez realizada pelos carbonatos pode ser evidenciada através da reação com a calcita e de outras reações decorrentes

CaCO3 + H+ → Ca2+ + HCO3-

HCO3

- + H+ → H2CO3

H2CO3 → CO2(aq) + H2O → CO2 (gás)↑ O ácido gerado pela oxidação dos sulfetos na natureza pode ser neutralizado pelos minerais não sulfetados da ganga, presentes nos rejeitos da mineração ou do substrato que recebe a solução infiltrada. Dentre estes minerais, além de carbonatos da matriz, exercem efeito “tampão” hidróxidos e oxihidróxidos de ferro e alumínio e aluminossilicatos. As soluções ácidas, ao percolarem pilhas de rejeito ou o substrato, entram em contacto e interagem com minerais presentes, através de reações que influenciam diretamente o pH. Os minerais mais sensíveis são os carbonatos, que ao se alterarem tendem a tamponar o pH nas proximidades da neutralidade. Em não havendo carbonatos suficientes, as soluções agem sobre os hidróxidos, sejam eles de ferro ou de alumínio. O equilíbrio com hidróxidos de alumínio (Al(OH)3) podem tamponar o pH na faixa de 4,0 – 4,5 pelo mineral cristalizado como gibbsita ou amorfo. Para o equilíbrio com o oxihidróxidos de ferro


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ferrihidrita (9Fe2O8·5H2O) ou o hidróxido goethita (α-FeOOH) o pH de equilíbrio pode ser mantido na faixa de 2,5 – 3,5 (Blowes et al., 2005). A correção da acidez das soluções também leva a um decréscimo na concentração de metais pesados e elementos tóxicos nas soluções, por precipitação e trocas iônicas com complexos adsorventes em contacto com as soluções. O arsênio se encontra dissolvido nas águas superficiais principalmente sob a forma de arsenato (HAsO4

2-) que é retido por óxidos de ferro, manganês e alumínio (Smedley;Kinninburgh, 2002). Atingidas condições para formação dos óxidos dos metais citados, conseqüentemente há tendência de diminuição do arsênio disponível nas águas.

Figura 5.2: Diagrama pH – Eh de compostos de ferro em meio superficial. (Fonte: DEUTSCH, 1997 modificado)

O Ferro, quarto elemento químico em abundância na crosta terrestre tem sua importância, além de ser um componente principal da pirita, por exercer controle sobre o comportamento de outros metais. Se, por um lado, a dissolução da pirita libera para a solução outros metais que estavam alojados em sua estrutura, os hidróxidos de Ferro precipitados favorecem a fixação de muitos daqueles metais por adsorção.


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O diagrama da figura 5.2 dá uma boa idéia do que se passa com a evolução de uma solução ácida de mineração de sulfetos. Este tipo de solução se situa no campo do Fe2+ em solução acima do campo da pirita que possui um Eh acima de 0,2 e pH abaixo de 3. A solução ao ser neutralizada ou se oxidar ainda mais, passa para o campo dos compostos de Fe3+, que podem ser tanto a hematita, que consta do diagrama, como da ferrihidrita ou goethita, que ocupam campo semelhante ao da hematita. O diagrama em tela explicita um campo para a jarosita, mineral que ocorre quando a presença de potássio em solução é importante, o que não deve ocorrer no caso em pauta. No processo de mineração e beneficiamento de carvão, ocorrem fatores que aceleram todo o processo de intemperismo, e do aparecimento de suas conseqüências seja pela concentração de sulfetos nos depósitos rejeitos ou pela moagem do material criando uma superfície maior de contacto com as águas superficiais ou pelo acesso facilitado das águas contendo oxigênio nas galerias das minas. Assim, nos sítios ou vertentes em que ocorrem estes processos são gerados fluxos de soluções ácidas concentradas em metais, comumente conhecidas como águas de DAM, drenagem ácida de minas. Do mesmo modo como artificialmente se promove a aceleração do processo natural de geração de águas de DAM, podem-se potencializar artificialmente processos naturais que neutralizam a acidez e seqüestram metais da solução, melhorando a qualidade das águas em benefício dos ecossistemas. 5.2 Modelo conceitual de geração e atenuação de soluções ácidas na região Os modelos conceituais para explicar o comportamento da drenagem ácida em locais de depósito de resíduos contendo elevados teores de sulfetos, têm sido bastante explorados na literatura especializada. Neste processo existem dois contextos sobrepostos que são o contexto hidrológico e o contexto geoquímico (Blowes et al. 2005) (Figuras 5.3 e 5.4). O contexto hidrológico é composto pela água pluvial infiltrando em sentido predominantemente vertical pela zona vadosa, passando em seguida pela franja capilar que divide o nível insaturado do nível saturado. Na zona saturada ou de água subterrânea propriamente dita, o fluxo continua no sentido descendente, porém seguindo a superfície potenciométrica do aqüífero livre. Durante o percurso mencionado para a água, vários processos geoquímicos têm lugar. A água pluvial que se infiltra está saturada de oxigênio e, ao entrar em contacto com o substrato, oxida os sulfetos gerando soluções ácidas, estas soluções ao entrarem em contacto na franja capilar com a mineralogia presente, têm sua acidez atenuada e promove precipitações de produtos minerais. Na zona saturada tem seqüência a atenuação da acidez, bem como as espécies dissolvidas são transportada pela água subterrânea em direção ao nível de base regional. Os processos de atenuação da acidez são exercidos basicamente por equilíbrios água-rocha no substrato. Blowes et al (2005) apresentam um diagrama esquemático que mostra uma seqüência de minerais formados por processo de equilíbrio químico que controlam por tamponamento os níveis de pH da solução infiltrante em diversas etapas. São formadas frontes onde dominam: ferrihidrita (Fe(OH)3) com pH aproximadamente de 3 a 4; gibbsita (Al(OH)3) com pH variando no


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entorno de 5; siderita (FeCO3) que controla o pH até próximo a 6; calcita (CaCO3) com o pH subindo para próximo a 8.

Figura 5.3: Processos geoquímicos e hidrológicos relacionados a soluções ácidas.

Figura 5.4: Controles do pH de soluções ácidas infiltradas abaixo de rejeitos piríticos.


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A extensão por onde atua este processo, depende essencialmente da composição mineralógica do substrato e seu comportamento hidrogeológico. O modelo apresentado implica idealmente em um substrato que permita a livre circulação das soluções. Em sendo o substrato da região de Figueira pouco permeável em grande parte das situações, este processo de atenuação de acidez não é suficientemente eficiente para neutralizar fluxos persistentes ao longo do tempo em locais de deposição de resíduos sulfetados. Condições de boa permeabilidade são encontradas na região apenas nos locais onde os afloram os estratos arenosos da Formação Rio Bonito. Todo este contexto hidrogeoquímico leva a que os aqüíferos mais profundos provavelmente não sejam significativamente impactados pelas soluções ácidas geradas no processo de mineração e disposição de rejeitos de carvão. Esta situação deverá ser confirmada ou não através de análises químicas em poços de monitoramento. A figura 5.5 apresenta ilustração simplificada do padrão unitário de circulação de soluções e principais ambientes de reação, no âmbito dos locais influenciados diretamente pela mineração e atividades correlatas na área afetada pela mineração aqui considerada. Como se percebe no modelo da figura 04, o processo de alteração do substrato pela percolação de soluções ácidas é progressivo e vai avançando na medida em que o ácido vai reagindo e formando a seqüência de minerais que vai da ferrihidrita até a calcita. A figura 05 ilustra um cenário da situação do depósito de rejeitos acima da cota de alagamento da UHE Mauá.

Figura 5.5: Prisma de paisagem representando ambiente eluvial sobre resíduo contendo sulfeto de ferro, no sítio de tratamento de minério. Este modelo considera sobretudo os minerais ativos mais abundantes, todavia seu papel, como já foi mencionado, transcende à precipitação ou solubilização de seus constituintes químicos majoritários. Estes minerais, principalmente os óxidos, oxi-hidróxidos e hidróxidos de Fe, Mn e Al,


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além dos argilominerais, têm uma superfície muito ativa exercendo grande controle sobre a retenção por adsorção de elementos minoritários, dentre estes alguns com elevada toxidez. A despeito de se entender grande parte dos princípios gerais que regem a geoquímica dos processos em curso ou previstos na região afetada pelo pela mineração em Telêmaco Borba, é necessário um acompanhamento rigoroso de medidas em curso e que venham a ser tomadas visando a melhoria da inserção ambiental do empreendimento, seja corrigindo passivos ambientais já instalados ou prevendo impactos de atividades futuras. Com base na farta literatura disponível sobre tratamento de soluções de drenagem ácida oriunda de processos minero-industriais e nas condições locais, foram desenvolvidos procedimentos de engenharia geoquímica para o estabelecimento de um sistema a ser implantado. O modelo a ser implantado deverá contribuir para manter as águas do reservatório da UHE Mauá com boa qualidade, inclusive para abastecimento humano. 6. Projeto para fechamento das bocas de mina e mitigação da área de rejeito A recuperação da área minerada implica na mitigação dos impactos ambientais das atividades que ali se desenvolveram, com o objetivo de restaurar o local ao seu estado original ou o mais próximo possível deste. Isso requer a aplicação de um modelo de solução de problemas que tem início com a coleta sistemática de informações para caracterização da área, seguida da análise de dados e de um diagnóstico sobre sua situação atual. A etapa seguinte é a indicação de soluções de engenharia que levarão à mitigação dos problemas ambientais diagnosticados. O modelo é então complementado com a concepção de um sistema de monitoramento para avaliação, ao longo do tempo, do desempenho da aplicação das soluções. Nos anexos I e II constam os desenhos de projetos e especificações técnicas para a execução das obras. 6.1 Caracterização

De acordo com a abordagem proposta, a etapa de Caracterização contemplou investigações de campo e trabalhos de laboratório. O objetivo foi caracterizar as potenciais fontes de contaminação nos rejeitos bem como delimitar a área por ele ocupada. A etapa de Caracterização forneceu subsídios para a futura seleção de alternativas de engenharia de recuperação e classificação de áreas para efeito de implantação das ações corretivas e contribuiu para o estabelecimento de uma base de dados de monitoramento das soluções de recuperação adotadas. 6.1.1 Investigação de campo e ensaios de laboratório

Além das campanhas de campo para reconhecimento, localização e levantamentos topográficos plani-altimétricos realizados na área de disposição de rejeitos e nos locais das bocas de mina, foram executadas sondagens a trado para coleta e posterior caracterização físico-química dos rejeitos.


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Os resultados das análises físico-químicas das amostras estão apresentadas nos relatórios RE Lame 049.2009, RE Lame 100.2009 e GQ0904045. 6.2 Alternativas para mitigação da geração de drenagens ácidas na área de rejeitos 6.2.1 Coberturas Secas Trata-se da cobertura de rejeitos com materiais consumidores de oxigênio ou materiais que inibirão a penetração do oxigênio e/ou água em seu interior. As coberturas secas serão projetadas para desviar ou retardar o fluxo de água e de oxigênio para dentro das áreas contendo materiais geradores de ácido. Uma cobertura seca típica, constituída com diferentes tipos de solo, é na realidade um “sanduíche” que contém, da superfície para o fundo:

_ Uma camada vegetada que constitui uma barreira à erosão pela ação de água e ventos, apresentando inclinação adequada para permitir o escoamento da água de chuva e sendo plana o bastante para evitar a formação de poças. A vegetação deve estar adaptada às condições locais e ter raízes rasas de forma a prevenir a penetração nas barreiras de infiltração;

_ Uma barreira de infiltração. Esta camada consiste de um material de granulometria suficientemente fina (argila) capaz de bloquear o fluxo de oxigênio e água para dentro do material a ser isolado. Esta camada possuirá, normalmente, cerca de 30 cm.

_ Uma camada de biomassa, composta por material vegetal processado, com espessura na ordem de 50 cm. Este material será proveniente do programa de supressão vegetal a ser implantado quando do enchimento do reservatório.

6.2.2 Barreiras Quimicamente Reativas

A barreira geoquímica funcionará como espécie de filtro responsável pela elevação do pH e mitigação da DAM (drenagem ácida de mina) gerada pela água que percola eventualmente em subsuperfície. A barreira será composta de um dique em argila impermeável que bloqueará e forçará a passagem da DAM por uma camada de rocha calcária. Um sistema de impermeabilização inferior evitará a migração desta DAM pelo terreno natural. Dois sistemas de cortinas de injeção com lama carbonática (calcário puro) montados a montante e a jusante da barreira auxiliarão na redução do pH.

6.2.3 Alagamento de áreas de disposição de rejeitos (coberturas úmidas)

Internacionalmente esta abordagem tem sido utilizada com sucesso para controlar a produção de ácido em rejeitos ricos em sulfeto.


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Como a formação do reservatório, parte da área de rejeitos será naturalmente alagada, porém antes do alagamento a área receberá um tratamento que consiste em uma barreira de infiltração composta de material argiloso capaz de bloquear o fluxo de oxigênio e água para dentro do material a ser isolado. Esta camada possuirá cerca de 50 cm de espessura. Abaixo desta, uma camada de biomassa, composta por material vegetal processado, com espessura na ordem de 50 cm. Este material será proveniente do programa de supressão vegetal a ser implantado quando do enchimento do reservatório.

6.2.4 Sistema de drenagem superficial

Fora dos limites da área de rejeito serão executadas canaletas para disciplinar e

escoamentos de águas fluviais. Evitando desta maneira a percolação na camada.

6.3 Alternativas para mitigação das bocas de minas

Após levantamento realizado constatou-se que serão 10 (dez) minas que receberão tratamento. A alternativa de recuperação das aberturas das minas localizadas na área de influência do reservatório da UHE Mauá (abaixo da elevação 626,00 metros) contempla o fechamento com material argiloso compactado conforme especificações técnicas. Esta alternativa será executada para as minas B1, B2, B3, B4 e B5. Para as minas localizadas na área de flutuação do reservatório (entre as cotas 626,00 e 636,50 metros), além do selamento com argila compactada haverá também uma camada de enrocamento para proteção mecânica dos taludes. Esta alternativa serão executadas para as minas B6, B7, B8, B9 e B10. As minas B19, B23, B24 e B28 encontram-se tecnicamente fechadas.

6.4 Monitoramento da recuperação e sistemas de gestão ambiental

Aplicadas as alternativas de recuperação descritas, as áreas devem ser monitoradas, a fim de acompanhar a evolução dos indicadores de desempenho ambiental escolhidos. O plano de monitoramento das áreas deve ser previsto ainda na fase de definição das alternativas de recuperação ambiental e objetiva, principalmente, a avaliação da eficácia das soluções de engenharia adotadas. 7. Resultados Esperados e Considerações Uma vez constituído o reservatório da UHE Mauá, haverá a formação de três ambientes hidrogeoquímicos distintos: a zona permanentemente emersa, a zona permanentemente imersa e a zona de emersão variável. Com base no diagnóstico técnico citado no item 5, a construção de barreiras físicas e geoquímicas e a formação do lago, e conseqüente alagamento da área de rejeitos e minas, é um fator ambientalmente positivo, uma vez que o ambiente tornar-se-á anaeróbico (redutor) evitando a


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formação de drenagem ácida devido ao déficit de oxigênio, estabilizando o pH e seqüestrando os metais pesados. Após a formação do reservatório, dispositivos de controle implantados neste e nos demais programas previstos para o empreendimento, garantirão o adequado monitoramento das condições ambientais locais, podendo haver, ações corretivas ou de melhorias, caso necessárias.


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Referências

BLOWES, D.W.;PTACEK, C.J.; JAMBOR, J.L.;WEISENER, C.J. The Geochemistry of Acid Mine Drainage. Environmental Geochemistry ed. Barbara Sherwood Lollar, Elsevier, 2005. CIA. PARANAENSE DE ENERGIA – COPEL, Relatórios internos, Curitiba, 2007. DEUTSCH, W.J. Groundwater Geochemistry: Fundamentals and Applications to Contamination. Lewis Publishers, Boca Raton, Fl. 1997 GOLDSCHMIDT, V.M., Geochemistry, Oxford University Press, Fair Lawn, N.J.1954 INTERTECHNE CONSULTORES ASSOCIADOS Relatório de Viabilidade Técnico-Econômica da Usina Hidrelétrica Mauá, Curitiba, 1998 MASON, B. Princípios de Geoquímica Trad. Principles of Geochemistry,John Wiley & Sons, Inc. N.Y.1966. Ed. Polígono S.A. São Paulo. 1971 MINEROPAR – MINERAIS DO PARANÁ, Mapa geológico da folha de Telêmaco Borba, Curitiba, [on line], Disponível em: <http://pr.gov.br/mineropar/index.html > acesso em 02/10/2009. SENGUPTA, M. Environmental impact of mining, restoration and control. Lewis Publishers, Boca Raton, Fl. 1993. SMEDLEY, P.L.;KINNIBURG D.G. A review of the source, behaviour and distribution of arsenic in natural waters. Appl. Geochem, 17, 2002. p. 517-568. SUPERINTENDENCIA DE DESENVOLVIMENTO DE RECURSOS HÍDRICOS E SANEAMENTO AMBIENTAL - SUDERHSA, Atlas de recursos hídricos do Estado do Paraná, Curitiba, 1998.

PROJETO DE RECUPERAÇÃO AMBIENTAL DE MINERAÇÃO · descrição detalhada das ações a serem...

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