INTEGRATION OF GEOPHYSICAL METHODS IN THE STUDY OF ACID DRAINAGE IN URANIUM MINING WASTE

Abstract

ABSTRACT. Among the potential environmental impacts in mining activities, acid mine drainage (AMD) is a relevant problem caused by reactive minerals, such as sulfides, due to their exposure to the surface conditions. This is the context of contamination of a waste pile (BF-04) at Osamu Utsumi mine, closed in 1995 after years of physical and chemical processing of the uranium ore and currently under decommissioning plan. This study is based on the application of the combined geophysical methods of Electrical Resistivity and Induced Polarization and the analysis of previous geochemical data, aiming the evaluation of zones related to the generation of AMD and groundwater flux into the waste pile BF-04, containing sulfide minerals and uranium. The association of high resistivity and high chargeability zones is related to disseminated sulfide minerals in rock with silica cement. Infiltration of meteoric water through those zones induces the oxidation of sulfides, high sulfur concentration in groundwater followed by a drop in pH values, which results in a higher leaching capacity and solubility of ions and heavy metals. In addition, high chargeability zones (higher than 10 mV/V) represent portions of generation of AMD, while the low resistivity anomalies (under 70Ω.m) are related to preferential flow zones of the contaminated groundwater.

Keywords: minning, sulfides, uranium, electrical resistivity, chargeability.

RESUMO. Dentre os potenciais impactos ambientais em mineração, a drenagem ácida de mina (DAM) é um problema grande onde ocorrem minerais instáveis como os sulfetos, outrora isolados em subsuperfície. É neste contexto de contaminação do meio físico que está inserido uma pilha de rejeitos (BF-04) pertencente à mina de urânio Osamu Utsumi, cujas atividades de mineração, processamento físico e processamento químico foram encerradas em 1995, seguidas pela etapa de descomissionamento até os dias atuais. Neste estudo foram aplicados os métodos geofísicos da Eletrorressitividade e Polarização Induzida combinados com dados geoquímicos prévios, com o intuito de avaliar zonas de geração e fluxo de drenagem ácida de mina na pilha de rejeitos de mineração BF-04 com sulfetos e urânio. A combinação de zonas de alta resistividade e alta cargabilidade revela sulfetos disseminados em rochas com cimento silicático. A infiltração de águas meteóricas nestes locais induz a oxidação de sulfetos, liberação de enxofre nas águas subterrâneas seguida pela queda no pH, que resulta num efluente com alta capacidade de lixiviação e solubilidade de sais e metais. Neste sentido, zonas de alta cargabilidade (acima de 10 mV/V) representam locais de geração de drenagem ácida de mina, enquanto que zonas de baixa resistividade (abaixo de 70Ω.m) revelam zonas preferenciais de fluxo do efluente.

Palavras-chave: mineração, sulfetos, urânio, resistividade, cargabilidade.