Dimensionamento de sistemas de coberturas com solo para um lago de rejeito por meio de simulações numéricas

Abstract

A Drenagem Ácida de Mina (DAM) é um dos principais problemas ambientais de algumas minerações nas quais minerais sulfetados são expostos à ação do oxigênio e da água na presença ou não de bactérias oxidantes. Trata-se de um efluente caracterizado pela elevada acidez e pelas altas concentrações de metais lixiviados como As (arsênio), Al (alumínio), Cu (cobre), Fe (ferro), Mg (magnésio), Mn (manganês) e Zn (zinco). Por isso, propõe-se como uma possível ação para descomissionar os reservatórios das barragens, a utilização de um sistema de cobertura de solo capaz de reduzir a infiltração de água e a entrada de oxigênio nas mesmas, evitando assim a formação da DAM, que é um processo, que uma vez iniciado, pode continuar a produzir drenagem contaminada ao longo de décadas ou mesmo séculos após a mineração ter encerrado suas atividades. O objetivo desse trabalho é a aplicação de uma metodologia para dimensionamento de sistemas de cobertura de solos que utiliza modelos numéricos implementados no software VADOSE/W, determinar se os solos e o rejeito utilizados nas simulações servem para a construção de modelos reais de sistemas de coberturas para análises em campo e ainda, quais modelos são os melhores para ser implantados, verificar a influência do nível d’água nos sistemas simulados, verificar a entrada de oxigênio no sistema a partir do levantamento do grau de saturação nas camadas barreira hidráulica nos modelos simulados. Três solos e um rejeito foram disponibilizados por uma mineradora de ouro e caracterizados em laboratório, juntamente com parâmetros climáticos diários e análises paramétricas são os parâmetros de entrada dos modelos. Assim, o presente trabalho apresenta os principais resultados dos ensaios de laboratório, detalhes das análises numéricas, bem como os perfis de umidade, sucção, saturação e vazão nos solos do sistema de cobertura no período compreendido entre Janeiro de 2013 e Dezembro de 2014. Foram simulados modelos de sistemas de coberturas evapotranspirativas e prescritivas, quatro, no total. O nível d’água foi a condição de contorno modificada que permitiu a comparação entre os modelos. Um modelo prescritivo e um outro evapotranspirativo foram escolhidos como os melhores para ser implantados. Ao se considerar somente termos econômicos, o prescritivo é melhor para ser implantado. No entanto, em termos de eficiência a longo prazo, apesar de um custo maior para ser implantado, o modelo evapotranspirativo é melhor.

The Acid Mine Drainage (AMD) is one of the main environmental problems of some mines in which sulphide minerals are exposed to the action of oxygen and water in the presence or absence of oxidizing bacteria. It is an effluent wherein the acidity and the high concentration of metals leached as As (arsenic), Al (aluminum), Cu (Copper), Fe (iron), Mg (magnesium), Mn (manganese) and Zn ( zinc). Therefore, it is proposed as a possible action to decommission the dams of reservoirs, use of a ground cover system capable of reducing the infiltration of water and oxygen from entering therein, thereby preventing the formation of the DAM, which is a process that once started, can continue to produce contaminated drainage for decades or even centuries after mining has ended its activities. The objective of this work is the application of a methodology for scaling solos roofing systems using numerical models implemented in the VADOSE/W software, to determine whether the soil and the waste used in the simulations serve to build real models roofing systems for analysis in the field and also which models are best to be deployed, check the influence of the water level in the simulated systems, check the oxygen from entering the system from lifting the degree of saturation in the hydraulic barrier layers in simulated models . Three soil and waste were made available by a gold mining and characterized in the laboratory, together with the daily climate parameters and parametric analyzes are the input parameters of the models. Thus, this paper presents the main results of laboratory tests, details of the numerical analysis and the moisture profiles, suction, saturation and flow in the cover system of soils in the period between January 2013 and December 2014 were simulated models of evapotranspiration and prescriptive roofing systems, four in total. The water level was adjusted boundary conditions that allowed a comparison of the models. A prescriptive model and another evapotranspiration were chosen as the best to be deployed. When considering only economic terms, the prescriptive is better to be deployed. However, in terms of long term effectiveness, although a higher cost to be deployed, the best model is evapotranspiration.