Caracterização da camada barro branco e de seus efluentes em duas minas de carvão de Santa Catarina

Abstract

Importantes depósitos de carvões permianos ocorrem na região sul do Brasil, associados à Formação Rio Bonito, da Bacia do Paraná. Apesar dos benefícios econômicos do carvão, sua explotação pode causar impactos ao meio ambiente, principalmente sobre os recursos hídricos. Este trabalho tem por objetivo a análise das características petrográficas e geoquímicas do carvão bruto e suas variações dentro da camada Barro Branco (Banco, Quadração e Forro), do beneficiado e do rejeito e as características hidroge oquímicas da água do efluente das minas Verdinho e Morrozini da Jazida Sul -Catarinense. A amostragem da camada foi realizada com o método tipo canal, nos três intervalos, além da coleta de carvão beneficiado e rejeito. A água de efluente das minas foi coletada antes e depois de tratamento. Os resultados petrográficos indicaram o valor médio de 0,79% Rrandom da reflectância da vitrinita na mina Verdinho e de 1,74% Rrandom na mina Morrozini, o que classifica o carvão da camada Barro Branco segundo o rank como betuminoso alto volátil A e betuminoso baixo volátil, respectivamente. A análise de macerais mostra predominância de vitrinita e argilominerais. Os resultados de análise imediata indicaram significativa variação entre os intervalos da camada e entre benef iciado e rejeito e pouca variação entre as minas. A análise mineralógica semiquantitativa por DRX identificaram quartzo, caulinita, ilita e pirita como os minerais mais abundantes e os elementos -traço mais abundantes foram Cr, Mn, Ni, V e Zn. O carvão da c amada na mina Verdinho apresentou maiores concentrações para os elementos As, Cr, Li, Mn, Ni, Pb e Zn. O carvão da camada na mina Morrozini apresentou as maiores concentrações de Co, Cu, Mo e V. A camada de carvão Barro Branco apresentou variações composic ionais tanto regionalmente, de uma mina para outra, como entre os intervalos da camada, para todos os parâmetros analisados, em maior ou menor intensidade de acordo com o parâmetro. A água do efluente das minas antes do tratamento apresentou baixo pH e alt os teores de condutividade, ORP, MPS, sulfato, Fe e Al. Entre os elementos-traço estudados o Br, Li, Mn, Ni, P, Sr e Zn se destacam pelos elevados valores. Após o tratamento do efluente da mina, verificou -se que há melhoria significativa para a maioria dos parâmetros analisados, mas Al, Li, Mn, P, Sr, sulfato e a condutividade permanecem elevados. Além disso, apesar do tratamento, os teores de sulfato, Al dissolvido, Mn total e dissolvido e P total apresentaram valores acima do estabelecido pela legislação vigente. De acordo com os resultados desse estudo, o tratamento de efluente mais eficiente é o realizado na mina Verdinho, especialmente na redução das concentrações de elementos -traço.

Important coal deposits occur in the southern region of Brazil, associated with the Permian age Rio Bonito Formation, Paraná Basin. Despite the economic advantages of coal use, its explotation generates environmental impacts, especially on water resources. The present study aims to analyze the petrographic and geochemical characteristics of the Barro Branco coal seam (Banco, Quadração and Forro intervals) collected at two mine sites (Verdinho and Morrozini coal mines, South Santa Catarina coalfield), the beneficiated coal, coal waste and the hydrogeochemical characteristics of the wastewater before and after treatment. Petrographic results indicate an average value of 0.79% Rrandom vitrinite reflectanc e at Verdinho mine and 1.74% Rrandom vitrinite reflectance in Morrozini mine, that classifies the coal seam according to rank as high volatile bituminous coal A and low volatile bituminous coal, respectively. The maceral analyses show predominance of vitri nite macerals and clay minerals. The proximate analysis results indicate significant variation among seam intervals and between beneficiated and coal waste samples and little variation between the two mine sites. The semi-quantitative mineralogical analysi s identified quartz, kaolinite, illite and pyrite as most abundant minerals, and the most abundant trace elements were Cr, Mn, Ni, V and Zn. The Barro Branco coal seam at Verdinho mine showed the highest concentrations for As, Cr, Li, Mn, Ni, Pb and Zn. The Barro Branco coal seam at Morrozini mine showed the highest concentrations of Co, Cu, Mo and V. The Barro Branco coal seam showed compositional variations for all parameters analyzed both regionally, from one mine to the other, as well as among seam intervals. The compositional differences occur in greater or lesser intensity according to the parameter used. The wastewater from the two mines before treatment showed low pH and high levels of conductivity, Eh, suspended particulate matter, sulfate, Fe and Al. Among the studied trace elements Br, Li, Mn, Ni, P, Sr and Zn are characterized by high concentrations. After wastewater treatment, it was found that there is significant improvement for most analyzed parameters, except for Al, Li, Mn, P, Sr, sulfate an d conductivity, that remain high. Furthermore, despite the waste water treatment, the levels of sulfate, dissolved Al, total and dissolved Mn and total P showed levels above the currently established legislation. According to the results of the present stu dy, the most efficient treatment is performed at the Verdinho mine, especially in reducing the trace element concentrations.