CAPÍTULO 2 ROCHAS SULFETADAS X IMPLANTAÇÃO DE OBRAS CIVIS
2.4 MÉTODOS DE PREDIÇÃO DA ARD
2.4.1 Ensaios Estáticos
Os ensaios estáticos são procedimentos que visam à caracterização do potencial de geração ácida de determinada amostra, sendo comumente realizados através de avaliações do equilíbrio entre a capacidade-potencial de geração de soluções ácidas e a capacidade-potencial de neutralização do material analisado (Sobek et al., 1978). Esses testes são de fácil execução e custo relativamente baixo, devendo ser realizados em uma primeira etapa do programa de determinação do potencial de geração de ARD.
Skousen et al. (1995) aconselham a realização dos referidos ensaios considerando duas ou mais metodologias, bem como a identificação e quantificação dos minerais presentes na amostra em estudo, através de análises químicas, mineralógicas e petrográficas, para uma melhor interpretação dos resultados.
Entre as principais metodologias existentes para a execução dos ensaios estáticos, destacam-se:
• Determinação do pH em pasta (Paste pH)
Esse método foi proposto por Sobek et al. (1978), visando identificar instantaneamente o grau de alcalinidade de determinada amostra, através da medição direta do valor de pH de uma pasta preparada a partir de pó de rocha e água destilada. O valor obtido não identifica a ocorrência de reações de consumo e produção de acidez, mas apresenta indicativos sobre o eventual caráter ácido da amostra, devido à ausência de componentes neutralizantes ou da sua dificuldade de solubilização e consumo de ácido.
• Teste inicial do British Columbia Research (B.C. Research Initial Test)
O propósito dessa metodologia é determinar o balanço entre os componentes produtores e consumidores de acidez, através da comparação entre os potenciais de acidificação e neutralização, ou seja, a capacidade de geração e consumo de ácido formado a partir da oxidação dos sulfetos. Se o consumo de ácido excede a produção de acidez, a amostra não é considerada fonte de geração de ARD e nenhum teste adicional é necessário. Por outro lado, se o consumo é menor que a produção, existe a possibilidade de geração ácida e o teste da confirmação deve ser realizado (Duncan & Bruynesteyn, 1979).
• Teste de geração líquida de ácido (Net Acid Generation - NAG test)
Esse procedimento tem como objetivo determinar o potencial de geração de acidez de determinada amostra, utilizando-se peróxido de hidrogênio - H2O2 a 15% para a
oxidação dos sulfetos, onde quantidade de ácido gerada é determinada através da titulação com hidróxido de sódio - NaOH. O potencial líquido de geração de ácido (NAG), obtido através da equação 15, é expresso em kg H2SO4/t e valores superiores a
10 indicam alta capacidade de geração de ARD (Miller et al., 1997). NAG = W M V× × 49 (15) Onde:
V = Volume de NaOH titulado (mL)
M = Molaridade do NaOH utilizado na titulação (mols/litro)
W = peso da amostra (g)
• Teste padrão e Teste modificado de contagem ácido-base (ABA Standard - Standard
Acid Base Accounting e ABA Modified - Modified Acid Base accounting)
O objetivo do teste ABA padrão, originalmente proposto por Smith et al. (1974) e revisado por Sobek et al. (1978), bem como do teste ABA modificado, desenvolvido por Coastech Research Inc. (1989) e descrito por Lawrence (1990), é similar ao Teste inicial do British Columbia Research, incluindo uma avaliação acerca do equilíbrio entre a capacidade que a amostra possui de consumir ácido, denominada potencial de neutralização (NP - Neutralization Potential) e de gerar acidez, conhecida como potencial de geração ácida (AP - Acid Generation Potential). Contudo, nesse caso, a diferença entre os valores de NP e AP, definida como potencial líquido de neutralização (NNP - Net Neutralization Potential), é que permite classificar a amostra como potencialmente produtora ou consumidora de ácido (White et al., 1999).
Nesses procedimentos (Testes ABA), a determinação do NP, contabilizado como massa equivalente de CaCO3, consiste em adicionar solução de ácido clorídrico - HCl a uma
determinada quantidade de amostra, o qual reage com as substâncias ou minerais de natureza neutralizadora (principalmente carbonatos) eventualmente presentes.
No final da reação, o excesso de HCl, função da quantidade de minerais carbonáticos da amostra, é quantificado por titulação com hidróxido de sódio. Quanto maior a quantidade de NaOH utilizado nessa titulação, maior é o excesso de HCl e menor a quantidade de carbonatos na amostra. Dessa forma, o potencial de neutralização é dado pela diferença entre a quantidade de NaOH necessário para a neutralização do HCl adicionado e a quantidade realmente consumida.
O valor do AP é estimado através da determinação do percentual de S na amostra, tendo como base a relação estequiométrica CaCO3/S, que representa a quantidade de
carbonato de cálcio necessária para neutralizar todo o ácido produzido pela oxidação da pirita, enquanto o NNP é dado pela diferença entre os valores de NP e AP.
Esses índices são expressos em kg CaCO3/t amostra, podendo ser obtidos a partir das
equações 16, 17 e 18 (Sobek et al., 1978).
NP =
[
( )
]
c y a b x a / 50 − (16) Onde: NP = potencial de neutralização a = normalidade do HCL b = normalidade do NaOH c = peso da amostra (g) x = volume de HCL adicionado (mL)y = volume de NaOH adicionado (mL)
AP = %Sx 31,25 (17)
NNP = NP - AP (18)
A tabela 2.4 apresenta as principais características dos parâmetros considerados para a realização dos referidos métodos, cujas variações produzem resultados distintos para os índices NP e AP.
Tabela 2.4 - Características dos Testes ABA Padrão e Modificado.
Método ABA Tamanho das partículas (mm) %S AP Faixa de pH Duração (h) NP T (ºC)
ABA Padrão < 0,250 Stotal 0,5 - 7 1 85
ABA Modificado < 0,074 Ssulfeto 1,5 - 2 24 25
Fonte: White et al. (1999).
De acordo com Lapakko & Antonson (1991), a redução do tamanho das partículas submetidas ao teste ABA modificado promove um acréscimo nos valores de NP, devido ao aumento da superfície específica dos minerais neutralizantes, o que favorece a sua maior solubilidade.
Segundo Kania (1998), a utilização do Stotal para determinação do valor de AP, proposta
pelo teste ABA padrão, implica em avaliações superestimadas acerca do potencial de geração de ARD, uma vez que o referido índice inclui além do Ssulfeto, o Ssulfato e o
Sorgânico.
Lapakko (1992) aponta que maiores temperaturas (ABA padrão) e períodos de tempo para a realização dos ensaios (ABA modificado) favorecem as reações de dissolução dos minerais neutralizantes, promovendo aumentos nos valores de NP.
Considerando os resultados de NNP obtidos, bem como a relação NP/AP, denominada razão de neutralização (NR - Neutralization Potential Ratio), alguns autores propõem critérios de avaliação, onde as amostras analisadas são divididas em grupos de materiais potencialmente geradores, não-geradores e materiais localizados em uma zona de incerteza (intermediária), conforme apresentado pela tabela 2.5.
Tabela 2.5 - Critérios para avaliação dos resultados do teste ABA.
Potencialidade ARD Ferguson & Morin (1991) Brodie et al. (1991)
Não NNP > 20 NR > 3,0
Indefinida - 20 < NNP < 20 1,0 < NR < 3,0
Sim NNP < -20 NR < 1
Fonte: White et al. (1999).
Perry (1985) e Dobos (2000) apontam alguns fatores que afetam o resultado e a interpretação dos testes ABA, destacando principalmente que:
- Esses testes pressupõem que todo o enxofre disponível na amostra é passível de geração ácida, assim como todos os minerais neutralizantes são capazes de gerar alcalinidade nas condições reais de campo;
- Para o cálculo do potencial de acidez é utilizada uma relação estequiométrica, considerando que todo o enxofre presente na amostra está sob a forma de pirita, sendo esta a única substância geradora de acidez. Dessa forma, o teste padrão, inclui os sulfatos e outros compostos orgânicos e, ambos testes, desconsideram outras espécies de sulfetos, o que conduz a resultados mais conservadores;
- A presença de determinados carbonatos (siderita e a ankerita) pode contribuir para o aumento da acidez (Item 2.2.3), favorecendo resultados subestimados do AP;
- Não são avaliados os metais lixiviados pelas reações de oxidação dos sulfetos;
- O efeito da granulometria, as reais condições de campo e as taxas de produção e consumo de ácido não são consideradas.
Contudo, apesar dessas limitações, (Dobos, 2000) considera que os anos de aplicação extensiva indicam que o método básico do ABA é uma ferramenta fácil, rápida e útil para uma avaliação preliminar do potencial de geração ácida de maciços rochosos sulfetados.