Dados da Submissão

Título

Modelagem conceitual e numérica hidrogeoquímica da reserva de sulfato de sódio em mineração em lagoa hipersalina

Texto do resumo

A formação de minerais em lagoas hipersalinas é extremamente sensível a variações no regime de chuvas, mineralogia local, composição hidroquímica original da lagoa, fonte de cátions e ânions e formas de extração mineral. A modelagem das reservas minerais em uma mineração de sulfato de sódio neste contexto, considera ambas as fases que o minério se encontra. A líquida, em que se extrai o mineral da salmoura por processos de precipitação induzida. A sólida é extraída por dissolução in situ, a partir de injeção de soluções insaturadas e re-precipitação controlada. Este ambiente é de elevada complexidade, visto que são bacias de soluções densas, endorréicas e exultórias, com fluxo restrito e distribuição chuvas pouco definidas, sendo escassas e torrenciais. A geologia local é pouco convencional, formada predominantemente por minerais evaporíticos (gipsita, glauberita, bloedita e halita), que são distribuídos nestas bacias, de tipo bull eye, pela própria evaporação. Isto pois, a evaporação controla o equilíbrio termodinâmico do sistema, por meio da saturação e precipitação dos sais, com aumento da salinidade do sistema a partir da remoção de água, distribuindo os minerais menos solúveis nas bordas, formando carbonatos e sulfato de cálcio (gipsita), em direção ao centro da bacia formam-se sais duplos de cálcio e sódio (glauberita) e no núcleo da bacia sais amargos, compostos por sulfatos magnesianos e haletos (bloedita e halita). O entendimento dos controles físico-químicos e termodinâmicos da formação dos minerais de interesse e em que estágio de equilíbrio a lagoa está são fundamentais para o entendimento da reserva mineral do depósito e como o depósito irá se comportar com a injeção de fluidos solventes, para extração da glauberita sólida. Desta forma foram analisados resultados analíticos de cerca de 70.000 amostras, coletadas longo de 40 anos de monitoramento hidroquímico em 504 poços distribuídos pela bacia. Estes dados embasaram o modelo conceitual geoquímico de maturidade evaporativa da lagoa, com cálculo da saturação destas amostras em relação aos principais minerais da área de estudo por meio de modelos PHREEQC e PHREEPLOT, apontando para um estágio maduro de evaporação, em que a lagoa está em equilíbrio com a gipsita. Os perfis construtivos de poços e análises de DRX e FRX, foram base para a análise mineralógica da bacia por unidade aquífera, que foi interpolada por co-krigagem para a criação de superfícies com a distribuição espacial da mineralogia. Em paralelo foi aos estudos geoquímicos foi desenvolvido um modelo hidrogeológico da área de estudo, estes modelos foram integrados a partir da ferramenta piChem, que integrou para cada um dos nós do modelo hidrogeológico um modelo de PHREEQC com a composição hidroquímica e mineralógica para cada um dos pontos do model. Permitindo a avaliação do comportamento das reservas líquidas e sólidas ao longo de 10 anos de extração mineral e simulação com cenários de injeção de soluções distintas, visualizando dissolução e precipitação de minerais conforme entendimento conceitual, com trocas iônicas e reequilíbrios minerais, seguindo a ordem de formação evaporítica no contexto de maturidade da lagoa. O estudo trouxe um entendimento aprofundado do comportamento do recurso mineral, permitindo uma governança sustentável da área de estudo.

Palavras Chave

PHREEQC; 3D thermodynamic reactive modeling; brine modeling