Comportamento macro e microestrutural de barreiras compactadas para contenção de lixiviados ácidos de resíduos industriais e de mineração

Abstract

A lixiviação de resíduos industriais e de mineração usualmente resultam em águas residuárias com pH extremamente ácido. Estes contaminantes podem migrar para o solo ou percolar através de barreiras de fundo em aterros de resíduos sólidos, perturbando a estrutura do solo e modificando a sua condutividade hidráulica. A adição de cimento Portland a este tipo de barreira pode ser uma opção para a neutralização do pH, buscando reduzir os impactos da lixiviação ácida nas águas subterrâneas. Embora muitos estudos abordem o comportamento de barreiras compactadas quando submetidas à ação dos mais diversos tipos de contaminantes, poucos tem explorado os aspectos microestruturais dos materiais componentes das barreiras e suas modificações ao longo do processo de percolação do contaminante. Neste contexto, este trabalho propôs a avaliação do comportamento microestrutural e macroestrutural de um solo argiloso residual compactado, com e sem a adição de cimento Portland (0, 1 e 2%), para fins de aplicação em barreiras impermeáveis sumetidas à ação de lixiviados ácidos. Os resultados motraram uma notável redução da condutividade hidráulica com a percolação de uma solução a 2% de ácido sulfúrico, a qual foi acompanhada pela ocorrência de recalques e redução do pH. Com relação à análise do tamanho e distribuição dos poros, pôde-se concluir que tanto a adição de cimento como a variação do peso específico de compactação, aliadas à ocorrência de recalques, contribuíram para a redução dos microporos e a consequente redução da condutividade hidráulica. Com relação às modificações químicas e mineralógicas, o ataque ácido promoveu principalmente a solubilização de Fe2O3 nas camadas superiores das amostras ensaiadas, porém não causou alterações significativas na estrutura dos argilominerais. Pode-se inferir que o peso específico de compactação não influenciou os resultados e que a adição de cimento contribuiu de maneira discreta para reduzir o impacto da percolação ácida, na medida em que produziu compostos de Ca e S nas camadas de meio e inferior das amostras, reduziu os microporos e retardou a solubilização de Fe2O3, a qual ocorreu principalmente nas camadas superiores das amostras ensaiadas.

The leaching of industrial and mining solid wastes usually result in wastewaters with extremely acidic pH, which might percolate into the ground or through bottom compacted barriers of landfills, disturbing soil structure and increasing hydraulic conductivity. The addition of Portland cement to containment barriers can be an option for pH neutralization, seeking to reduce the impact of acidic leachate to the groundwater. Although many studies have addressed the behavior of compacted barriers subjected to the action of several types of contaminants, a few have explored the microstructural aspects of barriers component materials and their modifications along the contaminant percolation process. In this context, this work proposed the evaluation of microstructural and macrostructural behavior of a compacted residual clayey soil, with and without the addition of Portland cement (0, 1, and 2%), for purposes of application in containment bottom submitted to acidic leachate percolation. The results showed a noticeable reduction in the compacted soil hydraulic conductivity during the percolation of a 2% sulfuric acid solution, which was accompanied by settlements and pH reduction. Regarding the determination of the size and distribution of pores, it can be concluded that both the addition of cement and the variation of specific weights, coupled with the occurrence of settlements, contributed to the reduction of micropores, which consequently resulted in hydraulic conductivity reduction. Concerning the chemical and mineralogical changes, the acidic attack mainly promoted the solubilization of Fe2O3 in the upper layers of the specimens tested but caused no significant modification in clay minerals structure. It can be inferred that the specific gravity did not influence the results and that the cement addition contributed discretely to reduce the acidic percolation impact, as it produced compounds of Ca and S in the middle and lower layers, reduced micropores, and slowly delayed Fe2O3 solubilization, which occurred mainly in the upper layers of the specimens tested.