Mariza Ramalho Franklin
Título
Modelagem Numérica do Escoamento Hidrológico e dos Processos Geoquímicos Aplicados à Previsão da Drenagem Ácida em uma Pilha de Estéril da Mina de Urânio de Poços de Caldas - MG
Resumo
Esta tese discute o uso de dois tipos de modelos numéricos (FEMWATER/HYDRUS- 2D e o STEADQL-v4) na simulação do escoamento hidrológico e dos processos geoquímicos relevantes aplicados a previsão da drenagem ácida em uma das pilhas de estéreis da primeira mina de urânio no Brasil, visando subsidiar a seleção de apropriadas estratégias de remediação. O longo prazo envolvido na oxidação dos rejeitos sulfetados de mineração (no mínimo 600 anos) implica na necessidade da implementação de ações de remediação permanentes. Os melhores esquemas de remediação dependem do escoamento dentro da pilha e dos processos geoquímicos que ocorrem como resultado da interação entre a água e o rejeito (especialmente a dissolução oxidativa da pirita). O escoamento dentro da pilha só pode ser bem simulado após a consideração do fluxo preferencial. A estratégia adotada, i.e. de simular os fluxos preferenciais usando funções combinadas da condutividade hidráulica e retenção, ao invés do uso de modelos mais sofisticados de porosidade-dual ou permeabilidade-dual que necessitam de muitos parâmetros, parece satisfatória para a PE-4. O fluxo de saída da pilha, estimado pelo modelo, para todas as simulações apresentaram boa concordância com os dados medidos. O código STEADYQL foi usado com sucesso para reproduzir os dados medidos para a PE-4. Isto sugere que os mais importantes processos geoquímicos (representados através da rede reacional que leva em consideração tanto os dados em equilíbrio quanto cinéticos) no sítio foram apropriadamente considerados no modelo.
Abstract
This dissertation discusses the use of two types of numerical models (FEMWATER/HYDRUS-2D and STEADQL-v4) for simulating water flow and relevant geochemical processes applied the prediction of acid rock drainage in one of the waste rock piles of the first uranium mine in Brazil, in order to facilitate the selection of appropriate remediation strategies. The long time scale required for the oxidation of sulfidic mining wastes (at least 600 years) implies the need to implement permanent remediation actions. The best remediation scheme should depend on the water flow regime inside the waste pile and on the geochemical processes that occur as a result of the interactions between water and the waste (especially oxidative dissolution of pyrite). Water flow inside of the pile could be simulated well only after considering preferential flow. The strategy adopted, i.e. to simulate preferential flow using composite retention and hydraulic conductivity functions, rather that more sophisticated but parameter-intensive dual-porosity or dual-permeability models seemed satisfactory for the WRP-4 site. The estimated seepage flow rate from the pile for all simulations was in good agreement with the measured data. The STEADYQL modeling code was successfully used to reproduce measured data for WRP-4. This suggests that the most important geochemical processes (represented by the network of reactions accounting for both equilibrium and kinetic processes) at the site were properly considered in the model.
