Departamento de Cincias e Engenharia do Ambiente

Tratamento de Efluentes Resultantes da Explorao de Urnio

CLUDIA DERBOVEN SEQUEIRA

Dissertao apresentada na Faculdade de Cincias e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obteno do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, Perfil Sanitria

Orientador Cientfico Prof. Doutora Leonor Miranda Monteiro do Amaral

LISBOA 2008

TRATAMENTO DE EFLUENTES RESULTANTES DA EXPLORAO DE URNIO

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TRATAMENTO DE EFLUENTES RESULTANTES DA EXPLORAO DE URNIO

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AGRADECIMENTO

Agradeo minha famlia e amigos o apoio incondicional e motivao para ir mais alm.

Aos meus colegas de trabalho, agradeo a disponibilidade para a partilha de

conhecimentos. E, acima de tudo, agradeo Professora Leonor Amaral pela constante

motivao, sem a qual no teria chegado at aqui.

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RESUMO

Aps um sculo de explorao mineira em Portugal, nomeadamente de componentes

radioactivos, como o urnio, rdio, polnio, entre outros, resultaram muitas minas,

escombreiras de minrio pobre e de estreis, bacias de rejeitados, eiras de efluentes e

lamas resultantes de processos de decantao de efluentes.

Por outro lado, no cenrio internacional, aposta-se na produo de energia com recurso

tecnologia nuclear. Esta situao tem vindo a aumentar o valor comercial do urnio e, em

Portugal, tm surgido interesses para retomar a explorao mineira deste elemento.

Tanto na componente de reabilitao das reas mineiras abandonadas, como na vertente

de uma futura explorao mineira de urnio, o tratamento dos efluentes resultantes dos

processos produtivos assume-se como um elemento determinante. Estes efluentes

apresentam-se muitas vezes contaminados com urnio e rdio, no entanto, apresentam

tambm outros subprodutos, representando graves impactes no ambiente em geral e,

consequentemente, acarretando problemas de sade pblica.

Neste campo, verifica-se uma grande diversidade de mtodos de tratamento para

aplicao nos efluentes gerados por esta actividade produtiva. Estes mtodos devero

ser aplicados, tendo em considerao as caractersticas dos efluentes a tratar, de modo a

dar cumprimento aos valores de descarga presentes na legislao.

De um modo geral, aplicam-se mtodos de tratamento activos durante o perodo de

produo e, aps encerramento e fase de monitorizao, so maioritariamente aplicados

processos passivos no tratamento do efluente gerado.

Os sistemas de tratamento activos abordados incluem neutralizao, precipitao (com

cloreto frrico e/ou cloreto de brio), adsoro atravs de hidrxido de magnsio

hidratado, tecnologias de membranas (nanofiltrao e osmose inversa), troca inica. Os

sistemas de tratamento passivos recorrem a leitos de macrfitas, barreiras permeveis

reactivas, barreiras biolgicas e imobilizao.

Muitas vezes verifica-se a necessidade de conjugar mais que uma tecnologia de

tratamento para a remoo dos contaminantes do efluente, de modo a cumprir o disposto

na legislao.

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ABSTRACT

The result of radioactive mining in Portugal during one century, mainly for uranium, radium

and polonium, were several abandoned mines, low grade or sterile ore tailings, dump

basins, lakes and effluent treatment sludges.

Internationally, on the other hand, the energy production using nuclear technology as a

resource plays an important role. This fact has raised the commercial value of the uranium

and, as a consequence, the interest on the exploitation of uranium in Portugal.

In both, remediation of mining areas and uranium production, the treatment of wastewater

resulting from a diversity of processes, is of most importance. These effluents are often

contaminated with uranium and radium, but also with other subproducts, causing severe

impacts on the environmental and, consequently, on public health.

With that purpose, there are several different treatment methods that can be applied to the

effluent. These methods should be applied regarding the wastewater composition and the

discharge standards to be met.

In general, the active treatment methods are used during production phase and, after

closure and monitoring phase, the passive treatments are mostly used.

The active treatment methods include neutralization, precipitation (with iron and/or barium

chloride), adsorption through hydrated magnesium hydroxide, membrane technology

(nanofiltration or reverse osmosis), ion exchange. The passive treatment methods

comprise wetlands, reactive permeable barriers, biological barriers and immobilization.

There is often the need to combine more then one treatment technology to reach the

legislated contamination standards.

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NDICE

1. ENQUADRAMENTO....................................................................................................1

2. OBJECTIVOS ..............................................................................................................3

3. PRODUO DE URNIO ...........................................................................................5

3.1. Introduo ....................................................................................................................... 5

3.2. Urnio como matria-prima .......................................................................................... 8

3.3. Mtodos Produtivos................................................................................................. 10

3.3.1. Introduo............................................................................................................. 10

3.3.2. Lixiviao em pilha .............................................................................................. 11

3.3.3. Lixiviao in situ................................................................................................... 12

3.3.4. Lixiviao dos depsitos de minrio no local de extraco .......................... 14

3.3.5. Processamento do minrio em instalao fabril............................................. 14

3.4. Transferncia de Urnio para o Ambiente ............................................................... 18

4. CARACTERIZAO QUALITATIVA DOS EFLUENTES ..........................................21

5. TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO DISPONVEIS .................................................23

5.1. Introduo ..................................................................................................................... 23

5.2. Sistemas de Tratamento Activos ............................................................................... 24

5.2.1. Neutralizao ....................................................................................................... 24

5.2.2. Precipitao com cloreto frrico........................................................................ 26

5.2.3. Precipitao com cloreto de brio .................................................................... 27

5.2.4. Adsoro atravs de hidrxido de mangansio hidratado atravs de

arejamento ............................................................................................................................. 30

5.2.6. Troca Inica.......................................................................................................... 39

5.3. Sistemas de Tratamento Passivos ............................................................................ 40

5.3.1. Lagoas de Macrfitas .............................................................................................. 40

5.3.2. Barreiras permeveis reactivas ............................................................................. 43

5.3.3. Barreiras biolgicas ................................................................................................. 45

6. ANLISE SUMRIA DOS PROCESSOS DE TRATAMENTO ............................. 49

7. CONCLUSES ............................................................................................................ 55

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NDICE DE TABELAS

TABELA 1 CRONOLOGIA DA EXPLORAO MINEIRA EM PORTUGAL NO SCULO XX E

ACONTECIMENTOS IMPORTANTES INTERNACIONAIS. ........................................... 6

TABELA 2 EXEMPLOS DE LIMITES DE CONCENTRAO DE ALGUNS PARMETROS

PRESENTES EM EFLUENTES DE MINAS OU INSTALAES FABRIS DE PRODUO

DE URNIO, PARA DIFERENTES PASES. .............................................................. 8

TABELA 3 DISTRIBUIO MUNDIAL DE JAZIDAS DE URNIO E RESPECTIVA ESTIMATIVA DE

PRODUO RELATIVAMENTE AO VALOR TOTAL PRODUZIDO AT 1999.................. 9

TABELA 4 PERODO DE TEMPO DE DEGRADAO DOS RADIONUCLDEOS, EM MEIA-VIDA..... 19

TABELA 5 CARACTERSTICAS DO EFLUENTE SUBMETIDO A PROCEDIMENTOS

EXPERIMENTAIS .............................................................................................. 28

TABELA 6 ANLISE SUCINTA DAS TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO ABORDADAS. ................ 50

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NDICE DE FIGURAS

FIGURA 1 ESQUEMA DA APLICAO DE UM PROCESSO DE