Prevenction of the acid mine drainage (AMD) by blending coal tail and a slag from an eletric steel plant

Uma das tecnologias de prevenção da geração da Drenagem Ácida de Minas (DAM) é o método de aditivos alcalinos. A alcalinidade impede as reações de oxidação da pirita, evitando a geração de acidez e a solubilização de metais em meio aquoso. Assim, o objetivo deste trabalho é estudar o uso de escória do forno panela de aciaria elétrica como aditivo alcalino para o controle da geração de DAM. O rejeito de carvão foi obtido em uma mina de carvão do Estado do Rio Grande do Sul e a escória foi fornecida por uma usina siderúrgica semi-integrada. Inicialmente, caracterizaram-se os materiais pelo método de contabilização de ácidos e bases. Após, realizaram-se ensaios cinéticos em células úmidas pelo método ASTM D 5744-96. A qualidade da água de percolação nas células úmidas foi analisada em termos de pH, Eh e concentração de metais e sulfatos. Os resultados demonstram que a DAM pode ser evitada pela mistura do rejeito de carvão com a escória em uma proporção de 3:1. Pode-se concluir que a disposição conjunta de escória de aciaria com rejeito de carvão é uma alternativa viável para o controle da geração de DAM em minerações de carvão.Alkaline additive is an effective method for controlling acid mine drainage (AMD). Alkalinity hinders pyrite oxidation reactions, avoiding acidity and metals solubilization in water. Thus, the aim of this work is to study the use of a ladle furnace slag as an alkaline additive for controlling AMD. The coal tailing was obtained from a coal mine in Rio Grande do Sul State and the slag from a minimill steel plant. Initially the materials were characterized by the acid-base accounting method. After, kinetic tests in humidity cells were carried out according to ASTM D 5744-96 method. The leaching water was evaluated in terms of pH, Eh, metals, and sulfates concentration. The results showed that AMD could be avoided by mixing the coal’s tailings with slag at 3:1 proportion. It is demonstrated that ladle furnace slag is a suitable alkaline material for AMD prevention in coal tailings deposits

Controle da geração da drenagem ácida da mineração de carvão pelo método de aditivos alcalinos com escória de aciaria elétrica

A disposição de rejeitos com potencial de geração de acidez e consequente geração de drenagem ácida de mina (DAM) é um dos grandes problemas ambientais enfrentados pela indústria da mineração de carvão, pois a disposição inadequada contamina a água e o solo. A DAM é uma solução aquosa caracterizada por possuir pH geralmente abaixo de 3 e diversos metais dissolvidos. Devido a essas características, a DAM representa grandes riscos ambientais, em especial, aos recursos hídricos, em consequência da solubilização e mobilização de metais pesados. Este problema requer estudos no sentido de encontrar soluções que venham a minimizar os danos causados ao meio ambiente. A utilização de metodologias alternativas para a disposição dos rejeitos de mineração de carvão constitui em uma estratégia básica para a viabilidade de tais empreendimentos. Visando atender a esta necessidade, o presente trabalho estudou o controle da geração da DAM pelo método de aditivos alcalinos com o uso de escória de aciaria elétrica do forno panela (EAE-FP). A metodologia do trabalho incluiu a caracterização dos materiais, ensaios estáticos e ensaios cinéticos. Os ensaios estáticos foram realizados pelo método de contabilização de ácidos e bases, enquanto que os ensaios cinéticos foram realizados pelo método de células úmidas. Após foi realizada a mistura do rejeito de carvão com a EAE-FP em diferentes dosagens e foram dispostas a céu aberto, sujeitas à precipitação pluviométrica. Esses ensaios tiveram por objetivo uma melhor compreensão dos materiais em ambiente controlado e expostos ao intemperismo. Os resultados demonstram que a água que percolou pelo rejeito de carvão apresentou-se ácida e a água que percolou pela EAE-FP, alcalina. Contudo, os problemas ambientais podem ser em grande parte resolvidos pela mistura do rejeito de carvão com EAE-FP em uma proporção de RC:EAE-FP 10:10 estabelecida pelos ensaios estáticos. Os ensaios cinéticos e o experimento ao ar livre demonstram que durante vários meses de ensaios, na proporção RC:EAE-FP 10:10, ocorre um aumento do pH e uma redução na liberação de acidez, metais e sulfatos na água lixiviada. Análises adicionais de toxicidade para o microcrustáceo (Daphnia similis), peixes (Pimephales promelas) e algas (Pseudokirchneriella subcapitata) mostraram que o lixiviado da proporção RC:EAE-FP 10:15, apresentou níveis menores de toxicidade do que o lixiviado da proporção RC:EAE-FP 10:10, além da redução na liberação da acidez, metais e sulfato. Os resultados demonstraram a eficácia do método na qualidade da água de percolação tanto em termos de pH, concentrações de metais e toxicidade do efluente. Pode-se concluir que o método de contabilização de ácidos e bases mostra-se adequado para definir a proporção de mistura dos materiais. Essas misturas podem ser empregadas no controle da DAM tanto em depósitos de rejeitos em superfícies como no retorno dos rejeitos de carvão para o subsolo.The waste disposal with potential to generate acidity and consequent generation of acid mine drainage (DAM) is one of the major environmental problems facing the coal mining industry since the improper disposal contaminates water and soil. DAM is an aqueous solution characterized by having pH below 3 and typically many dissolved metals. Due to these characteristics, the DAM is major environmental risks, especially to water resources as a result of solubilization and mobilization of heavy metals. This problem requires studies to find solutions that will minimize damage to the environment. The use of alternatives for the disposal of tailings coal mining methodologies constitutes a basic strategy for the viability of such projects. Aiming to address this need, this paper studied the control of the generation of DAM by alkali additives method with the use of the ladle slag of electric steelmaking (LSES). The methodology of the study included the characterization of materials, static tests and kinetic assays. The static tests were performed by the recording method of acids and bases, while kinetic assays were performed by the method of wet cells. Upon mixing coal tailing was performed with the LSES in different dosages and were placed in the open, subject to rainfall. These tests were aimed at a better understanding of the materials in a controlled environment and exposed to weathering. The results demonstrate that water leached by coal waste is introduced and acid leached by water LSES alkaline. However, environmental problems can be largely solved by mixing the coal waste with LSES in a ratio of CW:LSES 10:10 established by static tests. Kinetic assays and outdoor experiment demonstrate that several months of tests, the ratio CW:LSES 10:10, there is an increase in pH and a reduction in the release of acidity, metals and sulphate in the leach water. Further analysis of toxicity microcrustacean (Daphnia similis), fish (Pimephales promelas) and algae (Pseudokirchneriella subcapitata) showed that the proportion leached CW:LSES 10:15, showed lower levels of toxicity than the proportion of leached CW:LSES 10:10, besides the reduction in the release of acidity, metals and sulfate. The results demonstrated the effectiveness of the method on the quality of percolating water in terms of pH, metal concentration and toxicity of the effluent. It can be concluded that the method of recording of acids and bases proves to be adequate to set the mixing ratio of the materials. These blends can be used to control both DAM tailings deposits on surfaces such as the return of waste coal underground

Controle da geração da drenagem ácida da mineração de carvão pelo método de aditivos alcalinos com escória de aciaria elétrica

A disposição de rejeitos com potencial de geração de acidez e consequente geração de drenagem ácida de mina (DAM) é um dos grandes problemas ambientais enfrentados pela indústria da mineração de carvão, pois a disposição inadequada contamina a água e o solo. A DAM é uma solução aquosa caracterizada por possuir pH geralmente abaixo de 3 e diversos metais dissolvidos. Devido a essas características, a DAM representa grandes riscos ambientais, em especial, aos recursos hídricos, em consequência da solubilização e mobilização de metais pesados. Este problema requer estudos no sentido de encontrar soluções que venham a minimizar os danos causados ao meio ambiente. A utilização de metodologias alternativas para a disposição dos rejeitos de mineração de carvão constitui em uma estratégia básica para a viabilidade de tais empreendimentos. Visando atender a esta necessidade, o presente trabalho estudou o controle da geração da DAM pelo método de aditivos alcalinos com o uso de escória de aciaria elétrica do forno panela (EAE-FP). A metodologia do trabalho incluiu a caracterização dos materiais, ensaios estáticos e ensaios cinéticos. Os ensaios estáticos foram realizados pelo método de contabilização de ácidos e bases, enquanto que os ensaios cinéticos foram realizados pelo método de células úmidas. Após foi realizada a mistura do rejeito de carvão com a EAE-FP em diferentes dosagens e foram dispostas a céu aberto, sujeitas à precipitação pluviométrica. Esses ensaios tiveram por objetivo uma melhor compreensão dos materiais em ambiente controlado e expostos ao intemperismo. Os resultados demonstram que a água que percolou pelo rejeito de carvão apresentou-se ácida e a água que percolou pela EAE-FP, alcalina. Contudo, os problemas ambientais podem ser em grande parte resolvidos pela mistura do rejeito de carvão com EAE-FP em uma proporção de RC:EAE-FP 10:10 estabelecida pelos ensaios estáticos. Os ensaios cinéticos e o experimento ao ar livre demonstram que durante vários meses de ensaios, na proporção RC:EAE-FP 10:10, ocorre um aumento do pH e uma redução na liberação de acidez, metais e sulfatos na água lixiviada. Análises adicionais de toxicidade para o microcrustáceo (Daphnia similis), peixes (Pimephales promelas) e algas (Pseudokirchneriella subcapitata) mostraram que o lixiviado da proporção RC:EAE-FP 10:15, apresentou níveis menores de toxicidade do que o lixiviado da proporção RC:EAE-FP 10:10, além da redução na liberação da acidez, metais e sulfato. Os resultados demonstraram a eficácia do método na qualidade da água de percolação tanto em termos de pH, concentrações de metais e toxicidade do efluente. Pode-se concluir que o método de contabilização de ácidos e bases mostra-se adequado para definir a proporção de mistura dos materiais. Essas misturas podem ser empregadas no controle da DAM tanto em depósitos de rejeitos em superfícies como no retorno dos rejeitos de carvão para o subsolo.The waste disposal with potential to generate acidity and consequent generation of acid mine drainage (DAM) is one of the major environmental problems facing the coal mining industry since the improper disposal contaminates water and soil. DAM is an aqueous solution characterized by having pH below 3 and typically many dissolved metals. Due to these characteristics, the DAM is major environmental risks, especially to water resources as a result of solubilization and mobilization of heavy metals. This problem requires studies to find solutions that will minimize damage to the environment. The use of alternatives for the disposal of tailings coal mining methodologies constitutes a basic strategy for the viability of such projects. Aiming to address this need, this paper studied the control of the generation of DAM by alkali additives method with the use of the ladle slag of electric steelmaking (LSES). The methodology of the study included the characterization of materials, static tests and kinetic assays. The static tests were performed by the recording method of acids and bases, while kinetic assays were performed by the method of wet cells. Upon mixing coal tailing was performed with the LSES in different dosages and were placed in the open, subject to rainfall. These tests were aimed at a better understanding of the materials in a controlled environment and exposed to weathering. The results demonstrate that water leached by coal waste is introduced and acid leached by water LSES alkaline. However, environmental problems can be largely solved by mixing the coal waste with LSES in a ratio of CW:LSES 10:10 established by static tests. Kinetic assays and outdoor experiment demonstrate that several months of tests, the ratio CW:LSES 10:10, there is an increase in pH and a reduction in the release of acidity, metals and sulphate in the leach water. Further analysis of toxicity microcrustacean (Daphnia similis), fish (Pimephales promelas) and algae (Pseudokirchneriella subcapitata) showed that the proportion leached CW:LSES 10:15, showed lower levels of toxicity than the proportion of leached CW:LSES 10:10, besides the reduction in the release of acidity, metals and sulfate. The results demonstrated the effectiveness of the method on the quality of percolating water in terms of pH, metal concentration and toxicity of the effluent. It can be concluded that the method of recording of acids and bases proves to be adequate to set the mixing ratio of the materials. These blends can be used to control both DAM tailings deposits on surfaces such as the return of waste coal underground

Static and kinetic tests to prevent the generation of acid mine drainage from coal mining with steel slag

A Drenagem Ácida de Mina (DAM) é proveniente da oxidação natural de materiais sulfetados quando em contato com o ar e com a água. Esse problema atinge, em alto grau, a mineração de carvão. Uma das tecnologias de prevenção da geração da DAM consiste no método de aditivos alcalinos. Assim, o objetivo do presente trabalho foi avaliar, em estudos de laboratório, o controle da DAM pela mistura de um rejeito de carvão com uma escória do setor siderúrgico. O trabalho incluiu a coleta de uma amostra de rejeito de carvão de uma mineração de carvão e de uma amostra de escória de uma usina siderúrgica semi-integrada, ambas situadas no Estado do Rio Grande do Sul. Determinaram-se o potencial de geração de acidez e o potencial de neutralização dos materiais pelo método de contabilização de ácidos e bases. Após, realizaram-se ensaios cinéticos em células úmidas pelo Método ASTM D 5744-96. Os resultados demonstram que o rejeito de carvão gera DAM. Contudo os problemas ambientais podem ser em grande parte resolvidos pela mistura do rejeito com a escória em uma proporção de 4,8:1. Os ensaios cinéticos demonstram que, nessa condição, ocorre um aumento do pH e uma redução na liberação de acidez, metais e sulfatos na água lixiviada. Desta forma, foi demonstrado que a disposição conjunta de escória de aciaria com rejeito de carvão é uma alternativa viável para o controle da geração de DAM em minerações de carvão.The Acid Mine Drainage (AMD) is the result of the natural oxidation of sulphide minerals when exposed to the combined action of water and oxygen. One of the technologies to prevent the AMD consists in the alkaline additive method. Thus, the aim of this work was to study, at laboratory scale, the DAM control by blending coal waste with a metallurgical slag. A coal-tailing sample was collected from a coal mine and the slag was obtained from a semi-integrated steel plant, both located in Rio Grande do Sul State, Brazil. Static tests were carried out by the acid-base account method to determine the balance between the acid producing and acid consuming (neutralizing) mineral components of the sample. Later, kinetic tests were conducted in humidity cells, following the ASTM D 5744-96 method. The results showed that the coal tailing generates DAM. However, the environmental problems can be minimized mixing the coal waste with the metallurgical slag in a 4,8:1 proportion. The kinetic experiments proved that, in this condition, the lixiviate presents a higher pH and lower concentration of acidity, metals and sulphate. Finally, it is possible to conclude the blending slag in coal tailing deposits can be a viable alternative for DAM control in coal mining

Static and kinetic tests to prevent the generation of acid mine drainage from coal mining with steel slag

A Drenagem Ácida de Mina (DAM) é proveniente da oxidação natural de materiais sulfetados quando em contato com o ar e com a água. Esse problema atinge, em alto grau, a mineração de carvão. Uma das tecnologias de prevenção da geração da DAM consiste no método de aditivos alcalinos. Assim, o objetivo do presente trabalho foi avaliar, em estudos de laboratório, o controle da DAM pela mistura de um rejeito de carvão com uma escória do setor siderúrgico. O trabalho incluiu a coleta de uma amostra de rejeito de carvão de uma mineração de carvão e de uma amostra de escória de uma usina siderúrgica semi-integrada, ambas situadas no Estado do Rio Grande do Sul. Determinaram-se o potencial de geração de acidez e o potencial de neutralização dos materiais pelo método de contabilização de ácidos e bases. Após, realizaram-se ensaios cinéticos em células úmidas pelo Método ASTM D 5744-96. Os resultados demonstram que o rejeito de carvão gera DAM. Contudo os problemas ambientais podem ser em grande parte resolvidos pela mistura do rejeito com a escória em uma proporção de 4,8:1. Os ensaios cinéticos demonstram que, nessa condição, ocorre um aumento do pH e uma redução na liberação de acidez, metais e sulfatos na água lixiviada. Desta forma, foi demonstrado que a disposição conjunta de escória de aciaria com rejeito de carvão é uma alternativa viável para o controle da geração de DAM em minerações de carvão.The Acid Mine Drainage (AMD) is the result of the natural oxidation of sulphide minerals when exposed to the combined action of water and oxygen. One of the technologies to prevent the AMD consists in the alkaline additive method. Thus, the aim of this work was to study, at laboratory scale, the DAM control by blending coal waste with a metallurgical slag. A coal-tailing sample was collected from a coal mine and the slag was obtained from a semi-integrated steel plant, both located in Rio Grande do Sul State, Brazil. Static tests were carried out by the acid-base account method to determine the balance between the acid producing and acid consuming (neutralizing) mineral components of the sample. Later, kinetic tests were conducted in humidity cells, following the ASTM D 5744-96 method. The results showed that the coal tailing generates DAM. However, the environmental problems can be minimized mixing the coal waste with the metallurgical slag in a 4,8:1 proportion. The kinetic experiments proved that, in this condition, the lixiviate presents a higher pH and lower concentration of acidity, metals and sulphate. Finally, it is possible to conclude the blending slag in coal tailing deposits can be a viable alternative for DAM control in coal mining

Prevenction of the acid mine drainage (AMD) by blending coal tail and a slag from an eletric steel plant

Uma das tecnologias de prevenção da geração da Drenagem Ácida de Minas (DAM) é o método de aditivos alcalinos. A alcalinidade impede as reações de oxidação da pirita, evitando a geração de acidez e a solubilização de metais em meio aquoso. Assim, o objetivo deste trabalho é estudar o uso de escória do forno panela de aciaria elétrica como aditivo alcalino para o controle da geração de DAM. O rejeito de carvão foi obtido em uma mina de carvão do Estado do Rio Grande do Sul e a escória foi fornecida por uma usina siderúrgica semi-integrada. Inicialmente, caracterizaram-se os materiais pelo método de contabilização de ácidos e bases. Após, realizaram-se ensaios cinéticos em células úmidas pelo método ASTM D 5744-96. A qualidade da água de percolação nas células úmidas foi analisada em termos de pH, Eh e concentração de metais e sulfatos. Os resultados demonstram que a DAM pode ser evitada pela mistura do rejeito de carvão com a escória em uma proporção de 3:1. Pode-se concluir que a disposição conjunta de escória de aciaria com rejeito de carvão é uma alternativa viável para o controle da geração de DAM em minerações de carvão.Alkaline additive is an effective method for controlling acid mine drainage (AMD). Alkalinity hinders pyrite oxidation reactions, avoiding acidity and metals solubilization in water. Thus, the aim of this work is to study the use of a ladle furnace slag as an alkaline additive for controlling AMD. The coal tailing was obtained from a coal mine in Rio Grande do Sul State and the slag from a minimill steel plant. Initially the materials were characterized by the acid-base accounting method. After, kinetic tests in humidity cells were carried out according to ASTM D 5744-96 method. The leaching water was evaluated in terms of pH, Eh, metals, and sulfates concentration. The results showed that AMD could be avoided by mixing the coal’s tailings with slag at 3:1 proportion. It is demonstrated that ladle furnace slag is a suitable alkaline material for AMD prevention in coal tailings deposits