Use of steel slag to neutralize acid mine drainage (AMD) in sulfidic material from a uranium mine

Abstract

Acid Mine Drainage (AMD) is one of the main environmental impacts caused by mining. Thus, innovative mitigation strategies should be exploited, to neutralize acidity and prevent mobilization of trace elements in AMD. The use of industrial byproducts has been considered an economically and environmentally effective alternative to remediate acid mine drainage. Therefore, the objective of this study was to evaluate the use of steel slag to mitigate acid mine drainage in a sulfidic material from a uranium mine, as an alternative to the use of limestone. Thus, increasing doses of two neutralizing agents were applied to a sulfidic material from the uranium mine Osamu Utsumi in Caldas, Minas Gerais State. A steel slag from the company ArcelorMittal Tubarão and a commercial limestone were used as neutralizing agents. The experiment was conducted in leaching columns, arranged in a completely randomized, [(2 x 3) + 1] factorial design, consisting of two neutralizing agents, three doses and one control, in three replications, totaling 21 experimental units. Electrical conductivity (EC), pH and the concentrations of Al, As, Ca, Cd, Cu, Fe, Mn, Ni, S, Se, and Zn were evaluated in the leached solutions. The trace element concentration was evaluated by ICP-OES. Furthermore, the CO2 emission was measured at the top of the leaching columns by capturing in NaOH solution and titration with HCl, in the presence of BaCl2. An increase in the pH of the leachate was observed for both neutralizing agents, with slightly higher values for steel slag. The EC was lower at the higher lime dose at an early stage of the experiment, and CO2 emission was greater with the use of limestone compared to steel slag. A decrease in trace element mobilization in the presence of both neutralizing agents was also observed. Therefore, the results showed that the use of steel slag is a suitable alternative to mitigate AMD, with the advantage of reducing CO2 emissions to the atmosphere compared to limestone.

A Drenagem Ácida de Mina (DAM) destaca-se entre os impactos ambientais decorrentes das atividades mineradoras, sendo necessária a avaliação e inovação de métodos para sua mitigação, via neutralização das águas ácidas e imobilização de metais pesados. O uso de coprodutos industriais na correção de acidez tem se evidenciado alternativa viável e eficaz no âmbito econômico-ambiental. Assim sendo, o objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de uma escória de siderurgia como agente neutralizante de drenagem ácida em material de uma mineração de Urânio, em relação a um calcário comercial. Para tanto, aplicaram-se doses crescentes dos dois corretivos em material estéril sulfetado, proveniente de mineração de Urânio da Mina Osamu Utsumi (Caldas, MG). Como corretivos utilizaram-se uma escória siderúrgica da Cia. ArcelorMittal Tubarão e um calcário comercial. O experimento foi conduzido em colunas de lixiviação, dispostas em delineamento inteiramente casualizado, fatorial [(2 x 3) + 1], sendo dois corretivos, três doses e um tratamento testemunha com três repetições, totalizando 21 unidades experimentais. Foram avaliados o pH, a condutividade elétrica (CE) e a concentração de Al, As, Ca, Cd, Cu, Fe, Mn, Ni, S, Se, Zn nas águas lixiviadas. As concentrações dos elementos nos lixiviados foram determinadas por ICP-OES. Além disso, avaliou-se a evolução de CO2 acumulado no topo das colunas de lixiviação, por captura em solução de NaOH e titulometria com HCl, na presença de BaCl2. Verificou-se o aumento do pH dos lixiviados para ambos os corretivos, com valores ligeiramente superiores para a escória. A condutividade elétrica foi tanto menor quanto maior a dose de corretivo aplicada, nos primeiros dias do período experimental; e a evolução de CO2 foi maior nos tratamentos com calcário. A mobilização dos elementos-traço também foi menor com o uso dos corretivos. Portanto, os resultados sugerem que o uso da escória é alternativa ambientalmente viável para a correção da DAM, com a vantagem de promover menor evolução de CO2 para a atmosfera em relação ao calcário.