Espirais concentradoras têm sido largamente empregadas no beneficiamento de finos de carvão no Brasil. O objetivo geral deste trabalho foi estudar do beneficiamento de carvão em uma espiral, avaliando a eficiência do beneficiamento do carvão da Camada Barro Branco e caracterizando seus produtos. Ênfase foi dada ao rejeito, avaliando as possibilidades de aproveitamento do material e o seu potencial de geração de acidez. A metodologia do trabalho incluiu a caracterização da alimentação e dos produtos de uma espiral em termos de análise imediata e enxofre; estudo da lavabilidade do carvão de alimentação; avaliação da eficiência do beneficiamento e a caracterização do rejeito em termos ambientais. Em valores médios, a alimentação das espirais apresenta um teor de cinzas de 67,5%, um teor de enxofre de 5,2% e um poder calorífico superior de 2377 cal/g. O concentrado apresentou um teor de cinzas de 50,5%, um teor de enxofre de 1,7% e um poder calorífico superior de 3978 cal/g; enquanto que o rejeito um teor de cinzas 78,2%, um teor de enxofre de 7,5% e um poder calorífico superior de 1364 cal/g. A recuperação mássica de concentrado é de aproximadamente 40%. O concentrado atende as especificações da termoelétrica em relação ao teor de enxofre e matéria volátil, mas não atende as especificações de cinzas e poder calorífico. O concentrado das espirais consegue destinação uma vez que é misturado a carvões de melhor qualidade produzidos pela mesma ou outras mineradoras. Quanto a lavabilidade, na densidade de corte de 2,0, o valor do NGM foi de 15%, caracterizando o material como moderadamente difícil ou de difícil separação. A eficiência do beneficiamento na espiral é baixa. O valor do Desvio Provável Médio (EPM), Imperfeição (I) e a Área de Erro foram, respectivamente, de 0,30, 0,30 e 178,13 cm2. Esses parâmetros apontam que o equipamento não apresenta uma boa precisão de separação. O rejeito de carvão descartado da espiral apresenta um NNP de – 209 kg CaCO3/t, indicando um alto potencial de geração de drenagem ácida. Deve-se somar a isso a baixa granulometria (entre 0,1 e 2,0 mm) e a alta área superficial (41 m2/g) do material, que propiciará taxas mais altas de geração de acidez que o rejeito grosso. Analisando os dados, as espirais, mesmo com a baixa precisão, estão exercendo sua função de forma satisfatória para a empresa no sentido de produção de um carvão energético com teor de S aceitável. / Spiral concentrators have been widely used to process coal fines in Brazil. The aim of this work was to study coal beneficiation in a spiral, evaluating its performance for the “Barro Branco” seam. Emphasis was given to the waste material, evaluating a potential use and the acid generation. The methodology of this project included the characterization of the feed and the products of the spiral in terms of immediate analysis, washability curve of coal, and the equipment efficiency in terms of Tromp Curve. The feed material has an ash content of 67.5%, a sulfur content of 5.2%, and a gross calorific value of 2377 cal/g. The concentrate showed an ash content of 50.5%, a sulfur content of 1.7% and gross calorific value of 3978 cal/g; while the reject one had an ash content of 78.2%, a sulfur content of 7.5%, and a gross calorific value of 1364 cal/g. The recovery of the concentrated weight is approximately 40%. The concentrated meets the thermal specifications related to sulfur content and volatile matter, but it does not meet the specifications of ashes and calorific values. So, it is mixed with coals of better quality to attend the thermoelectric standards. Concerning the wash ability, in the cut density of 2.0, the NGM was 15%, characterizing the material as moderately difficult or difficult to separate. Analyzing the Tromp Curve, the value of the deviation probable medium (EPM), Imperfection (I) and the Error Area were, respectively, 0.30, 0.30 and 178.13 cm2. These parameters indicate that the equipment does not show a good precision of separation. The rejected material on the spiral showed a NNP of - 209 kg CaCO3/t, indicating a high potential for acid drainage generation. It should be considered that the material presented a fine particle size (0.1 to 2.0 mm) and a high surface area (41 m2/g), which certainly will provide high pyrite oxidations rates. Analyzing the data as a whole, spirals, even with the low precision, is exercising their function to provide an energetic coal with an acceptable sulphur content, leaving no doubt about its applicability.

Neste trabalho, objetivou-se a síntese de zeólitas, pelo processo hidrotérmico em meio alcalino, utilizando como fonte alternativa de silício as cinzas volantes de carvão e a caracterização dos produtos obtidos. As variáveis estudadas foram a concentração de NaOH no meio reacional (0,23 ou 3,5 mol/L), o tempo de reação (1, 3 ou 6 dias) e a razão Si/Al no gel de síntese (1, 2, 3 ou 4). As cinzas de carvão, antes de serem utilizadas no processo, passaram por um processo de secagem em estufa a 110°C por 24 horas. Para a caracterização das cinzas foram realizados ensaios de difração e fluorescência de raios X, análise termogravimétrica e avaliação da distribuição granulométrica. As cinzas apresentaram como principais componentes SiO2 (68,43%), Al2O3 (14,77%) e Fe2O3 (7,91%), sendo 90% de suas partículas com diâmetro inferior a 119 m. A caracterização microestrutural das zeólitas obtidas foi feita por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de transmissão (MET), da área superficial específica utilizando o método Brunauer-Emmet-Teller (BET) e difração de raio X (DRX). Tendo como base a caracterização das amostras, pode-se destacar que foram sintetizadas zeólitas com fase majoritária sodalita, além de quartzo e mulita como subprodutos. A microestrutura dos pós apresentou-se aglomerada com área superficial em torno de 10 m²/g. As zeólitas obtidas foram também avaliadas quanto à sua atividade fotocatalítica, degradando até 86% do corante utilizado em 60 minutos. / This study aimed to synthesized zeolites by hydrothermal process in alkaline medium, using coal fly ashes as an alternative source of silicon, and characterized their properties. The variables studied were the concentration of NaOH in the reaction medium (0.23 or 3.5 mol/L), reaction time (1, 3 or 6 days) and the Si/Al ratio in the synthesis gel (1, 2, 3 or 4). The coal ash was dried in an oven at 110°C for 24 hours before being used in the process. For the characterization of the ash analysis such as X-ray diffraction and fluorescence, thermosgravimetry and particle size distribution were performed. The ash presented as main components SiO2 (68.43%), Al2O3 (14.77%), Fe2O3 (7.91%), with 90% of its particles with diameter smaller than 119 μm. The microstructural characterization of the obtained zeolites was made by scanning and transmission electron microscopy, the specific surface area was calculated using the Brunauer-Emmet-Teller method (BET) and X-ray diffraction was used to characterize the constituent phases. The characterization of the samples showed that it were synthesized the zeolite type sodalite, and the presence of quartz and mullite was identified as by-products. The microstructure of the powders showed clusters with specific surface area of about 10 m²/g. The obtained zeolites were also evaluated considering their photocatalytic activity, degrading up to 86% of the dye used in 60 minutes.

A região Sul do Brasil possui as maiores jazidas de carvão mineral do país sendo a Usina Termelétrica Presidente Médici (UTPM), em Candiota, RS, responsável pela geração de 446 MW de energia. A exploração do carvão pode causar prejuízos ao meio ambiente e à produção animal e, dentre os subprodutos lançados na atmosfera, o flúor pode causar intoxicação nos animais reduzindo sua vida produtiva. O presente estudo teve como objetivo monitorar os efeitos da poluição causada pela combustão do carvão mineral de uma usina termelétrica em ovinos, a partir da observação de alterações dentárias, e dos níveis de fluoretos e sílica na pastagem. Para tanto, no período de outubro de 2011 a janeiro de 2014, visitaram-se cinco unidades produtivas da região (quatro situadas em área sob influência da Usina – EA2, EA3, EA4 e EA5 e uma fora do perímetro de influência da Usina – EA1). Verificou-se a presença de alterações dentárias em 693 ovinos (número de dentes, exposição de polpa, tipo de desgaste, má oclusão e presença de cristas, cáries, dentes oblíquos) e 310 ovinos tiveram seus dentes incisivos fotografados para posterior classificação quanto ao índice de mosqueamento (lesões dentárias compatíveis com intoxicação crônica por flúor). Coletaram-se, ainda, 60 amostras compostas de Paspalum notatum para determinação de flúor e sílica. Verificou-se que a EA2 apresenta maior ocorrência de desgaste excessivo (rasado) dos dentes e maior frequencia de índice de mosqueamento 4 e 5, enquanto que na EA1 (controle) a ocorrência maior foi do índice 2 e nas demais EAs, os índices 2 e 3. Determinou-se que a EA2 apresentou índice médio de mosqueamento significativamente (p<0,001) maior que as estações EA1 (controle), EA3 e EA4. Comparando-se os índices de mosqueamento dicotomizados em menores de três (<3 = sem lesão) e maior ou igual a três (≥3 = fluorose), verificou-se diferença significativa (p < 0,05) no índice médio entre EA2 e EA1 (controle). Determinou-se que os ovinos criados na área de influência das emissões atmosféricas da usina (UTPM) possuem maior risco (OR = 2,18) de aparecimento de mosqueamento do que aqueles criados na unidade controle, sendo que os ovinos da EA2 (OR = 5,78) são aqueles que apresentam risco maior. Embora as alterações dentárias identificadas nos ovinos avaliados tenham sido evidenciadas de forma discreta, essas foram significativas entre as Estações Amostrais e com a unidade controle. Verificou-se que as quantidades de fluoreto e sílica encontrados na pastagem são relativamente baixos para, isoladamente, desencadear lesões dentárias. A utilização destes critérios de monitoramento, agregados a outros são fundamentais para preservação de ecossistemas, como o bioma pampa. / The Southern region of Brazil has the largest deposits of coal in the country being the Thermoelectric Plant President Medici (UTPM), in Candiota, RS, responsible for the generation of 446 MW of power. Coal exploitation may cause damage to the environment and livestock and, among the by-products released into the atmosphere, the fluorine can cause intoxication in animals by reducing their productive life. The objective of this study was to monitor the effects of pollution caused by the combustion of coal in a thermoelectric plant in sheep, from the observation of dental abnormalities, and the levels of fluoride and silica in the pasture. For both, in the period of October 2011 to January 2014, visited five production units of the region (four located in an area under the influence of the Plant - nominated: EA2, EA3, EA4 and EA5 and outside the perimeter of influence of Plant - EA1). It was found that the presence of dental abnormalities in 693 sheep (number of teeth, exposure of pulp, type of wear, malocclusion and presence of crests, tooth decay, tooth oblique) and 310 sheep had their incisor teeth photographed for later classification on the index of mosqueamento (dental lesions compatible with chronic intoxication by fluorine). Collected 60 samples of Paspalumnotatum for determination of fluorine and silica. It was found that the EA2 presents a higher occurrence of excessive wear (rasado) teeth and greater frequency of index of mosqueamento 4 and 5, while that in EA1 (control) the greater occurrence was the index 2 and in other areas, the indices 2 and 3. It was determined that the EA2 presented average index of mosqueamento significantly (p< 0.001) greater than the stations EA1 (control), EA3 and EA4. Comparando-se indices mosqueamento dicotomizados in less than three ( <3 = no injury) and greater than or equal to three (≥3 =fluorosis), there was significant difference (p < 0.05) in average index between EA2 and EA1 (control). It was determined that the sheep in the area of influence of atmospheric emissions of the plant (UTPM) have a higher risk (OR = 2.18) of the appearance of mosqueamento than those reared on control unit, and the sheep of the EA2 (OR = 5.78) are those that have a higher risk. Although the dental abnormalities identified in sheep evaluated have been evidenced in a discreet, these were significant among the Sampling Stations and the control unit. It was found that the quantities of fluoride and silica found in the pasture are relatively low, in isolation, trigger dental lesions. The use of these criteria for monitoring, aggregated with other are fundamental for preservation of ecosystems, such as the Pampa biome.

Camadas de carvão em contato com intrusões ígneas são afetadas termicamente com perda considerável de voláteis e aumento localizado no rank dos carvões, tornando-os, em certas circunstâncias, atrativos para exploração. O presente estudo avaliou a influência térmica de intrusões de diabásio sobre carvões e rochas sedimentares encaixantes da jazida Santa Terezinha, no nordeste do Estado do Rio Grande do Sul. Foram realisadas analises de química mineral por microssonda eletrônica e cálculos geotermométricos a partir de clinopiroxênios, análises por difração de raios-X das dos argilominerais das rochas encaixantes, a diferentes distâncias da intrusão, e modelagem térmica 1D utilizando o programa TemisFlow. Os dados de geotermometria de clinopiroxênios indicaram uma temperatura de cristalização do magma na ordem de 1136 °C. As análises de difração de raios-X apontaram clorita como principal produto mineralógico por efeito térmico das intrusões. O aparecimento de clorita é acompanhado, geralmente, pela redução drástica do conteúdo de caulinita. Estas mudanças mineralógicas são registradas a distancias menores que 1 m a partir dos contatos da intrusão. Os dados de reflectância de vitrinita em amostras do poço CBM-001-ST-RS, permitiram definir temperaturas-pico de 213 °C para as camadas de carvão do topo da secção, que aparecem intercaladas com intrusões de diabásio, enquanto que as camadas da secção inferior atingiram temperaturas-pico de 120 °C. Nas proximidades das intrusões de diabásio, os valores de vitrinita aumentam com a diminuição da distancia entre as rochas encaixantes e a intrusão, afetando uma distancia aproximada de 0,3 vezes a espessura da intrusão. As temperaturas-pico definidas para as camadas do topo da secção são resultantes da influência térmica das intrusões. Para as camadas inferiores, a profundidade atingida não rende temperaturas suficientes para alcançar os valores de vitrinita atuais. A hipótese da deposição e erosão de um espesso pacote de sedimentos mesozoicos pode produzir temperaturas condizentes com o estágio de maturidade atual das camadas de carvão, mas não é razoável considerando-se o modelo evolutivo da Bacia do Paraná. / Coal layers in contact with igneous intrusions are thermally affected causing considerable loss of volatile and local increase in the rank of coal, making them, in certain circumstances, attractive for exploration. The aim of this study was to evaluate the thermal influence of diabase intrusions on coals and host rocks of the Santa Terezinha coalfield, in the Northeastern region of Rio Grande do Sul State. The study includes mineral chemistry analyses with electron microprobe, geothermometer analyses using clinopyroxenes, X-ray diffraction of clay minerals from host rocks at different distances from the intrusion and 1D thermal modeling taking as a tool the TemisFlow program. Clinopyroxene geothermometry indicates a magma crystallization temperature on the order of 1136 °C. X-ray diffraction analyses pointed out that chlorite is the main product of the mineralogical changes due to thermal effect of intrusions on the clay mineral fraction of host rocks. The chlorite appearance is usually accompanied by drastic reduction of kaolinite content. These mineralogical changes are recorded in distances smaller than 1 meter from the intrusive contacts. Based on vitrinite reflectance data of samples from well CBM-001-ST-RS, can be set a temperature peak of ~ 213 °C for the coal layers on the top of the section, which appear intercalated with diabase intrusions. The lower section layers reached a peak temperature of ~ 120 °C. Nearby diabase intrusions, the vitrinite values increase with decreasing distance the contacts, affecting an approximate section of 0.3 times the intrusion thickness. The peak temperatures set for the top section layers are evident results of the thermal influence of intrusions. For the lower layers, the depth reached does not yield sufficient temperatures to achieve the vitrinite current values. The hypothesis of deposition and erosion of a thick package of Mesozoic sediments produce a range of consistent temperatures that seems comparable with the current maturity stage of the coal seams, but it is unreasonable for the Paraná Basin model evolution.

LUNA, F. M. T. Estudos de adsorção de poliaromáticos em materiais nanoporosos. 118 f. 2007. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2007. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-28T12:09:31Z No. of bitstreams: 1 2007_dis_fmtluna.pdf: 1182728 bytes, checksum: 46b76cc8901557a60890bed4c00ef342 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-28T17:19:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_dis_fmtluna.pdf: 1182728 bytes, checksum: 46b76cc8901557a60890bed4c00ef342 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-28T17:19:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_dis_fmtluna.pdf: 1182728 bytes, checksum: 46b76cc8901557a60890bed4c00ef342 (MD5) Previous issue date: 2007-12-12 / The removal of aromatics from mineral naphthenic oil by adsorption was studied. Commercial adsorbents were evaluated using batch experiments. The equilibrium data were fitted using the Langmuir equation. Column experiments were performed for three activated carbons samples that presented the best batch adsorption properties. A simulation model was used to predict the breakthrough curves for adsorption and desorption runs. After three cycles of adsorption/desorption, using n-hexane as eluent, only a slight decrease in aromatics capacity was observed. Activated carbon seemed to be adequate for aromatics removal in this system. Textural properties and detailed study of adsorption was performed using synthetic mixtures of pyrene. The adsorption capacities of adsorbents were obtained by batch experiments in three different temperatures and the isotherms were well adjusted by Langmuir equation. The dynamic adsorption was evaluated by successive breakthrough curves. The dynamic adsorption isotherms were well obtained from these experiments and were also well adjusted by Langmuir equation. The general model that account both internal and external resistances of mass transfer were used to predict the breakthrough curves and estimate the pore diffusivity. / Este trabalho teve como objetivo estudar a adsorção de compostos poliaromáticos em materiais nanoporosos para avaliar a redução do teor destes compostos em misturas complexas de hidrocarbonetos. O destilado naftênico estudado neste trabalho foi produzido a partir de diferentes tipos de petróleos naftênicos nacionais, este produto tem alta aplicabilidade na indústria sisaleira (produção de fibras) por ser estável e com alto ponto de fulgor, o que oferece segurança no seu manuseio. Entretanto, por não sofrer nenhum tratamento, o produto possui uma alta concentração de compostos aromáticos. Desta forma, é importante reduzir as concentrações desses compostos, sobretudo dos poliaromáticos, para tornar os produtos menos perigosos às pessoas que trabalham com o seu manuseio. Através de vários métodos analíticos, foi possível traçar o perfil dos compostos aromáticos presentes nas amostras da carga. Foram pesquisados e testados vários adsorventes comerciais, dentre os materiais, destacaram-se os carvões ativados. Através dos experimentos em coluna, foi possível avaliar a capacidade de adsorção em leito fixo dos carvões ativados, estimar parâmetros de transferência de massa e simular o comportamento breakthrough dos sistemas estudados. A dinâmica de adsorção em leito fixo com misturas sintéticas de poliaromáticos foi utilizada para avaliar a capacidade dos melhores materiais (AC1 e AC2) e verificar a difusividade efetiva no interior das partículas. Foram avaliadas as propriedades fisico-químicas e o teor de poliaromáticos após o tratamento. Os resultados confirmaram a eficiência dos carvões ativados para utilização em processos de modulação do teor de compostos poliaromáticos do destilado naftênico estudado.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Agroecossistemas, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-09-26T04:19:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 349740.pdf: 1208568 bytes, checksum: 89dd101f92c6f041b22ceaf5eef3ab3f (MD5) Previous issue date: 2017 / O biossólido gerado a partir das estações de tratamento de esgotosapresenta-se como uma alternativa frente os grandes volumes de lodo deesgoto produzidos diariamente, e com grande potencial de risco à saúdedo meio ambiente e da sociedade. No estado de Santa Catarina, odestino do biossólido, assim como do lodo de esgoto, são os aterrossanitários, sendo desconhecidos outros reaproveitamentos desse resíduo.Dessa forma, o presente estudo tem como objetivo avaliar o efeito daaplicação de diferentes concentrações de biossólido, submetido atratamento térmico, no estabelecimento de espécies herbáceas (aveiapreta, ervilhaca e azevém) e nos atributos químicos e microbiológicos deum solo degradado pela mineração de carvão. Foram instalados doisexperimentos (Estudo 1 e Estudo 2), o primeiro em área degradada pelamineração de carvão, localizada no munícipio de Treviso/SC, sendo ostratamentos compostos pelas proporções (v/v) de 0, 6,25; 100, 250 e 500Mg ha-1 de biossólido coletado na Estação de Tratamento de Esgotopertencente à empresa Rio Vivo Ambiental, em Brusque/SC, emparcelas de 2 x 2 m. O segundo experimento foi conduzido em casa devegetação, testando-se as concentrações de 0, 6,25; 250 e 500 Mg ha-1do mesmo biossólido em solo sem e com realização de calagem. Emambos os experimentos foram cultivadas as espécies de aveia preta,ervilhaca e azevém de maneira consorciada. Os parâmetros avaliadosforam altura das plantas, produção de matéria seca da parte aérea(MSPA), produção de matéria seca radicular (MSR), teor de N e P naparte aérea, contagem de esporos de fungos micorrízicos arbusculares(FMAs) no solo (em 50 cm3 de solo), colonização micorrízica (%),nodulação radicular, atividade microbiana no solo (respiração basal) eparâmetros da fertilidade do solo. Os principais resultados indicam queo uso de biossólido em áreas degradadas pela mineração de carvãoproporcionou melhorias na fertilidade do solo, especialmente, comelevação do pH do solo, incremento nos teores de nutrientes, como P eK, e aumento dos teores de carbono orgânico total. Concentrações de100 Mg ha-1 de biossólido a campo proporcionaram incrementos de 4,2vezes em altura e em MSR, e 12,5 vezes em MSPA em comparação aotratamento controle. Além disso, concentrações iguais ou superiores a250 Mg ha-1 de biossólido na composição do substrato foramprejudiciais ao crescimento de aveia preta, ervilhaca e azevémconsorciadas em casa de vegetação. As diferentes concentrações debiossólido não influenciaram os parâmetros colonização micorrízica,respiração basal do solo e nodulação radicular nos dois Estudosrealizados. A calagem interferiu negativamente na esporulação de FMAem experimento em casa de vegetação. O uso do biossólido comocomponente de substrato em áreas degradadas pela mineração de carvãoé uma alternativa viável para a disposição final desse resíduo tendo emvista a economia de fertilizante que esse material pode proporcionar,além dos benefícios ambientais, associados a seu uso.<br> / Abstract : The biosolid generated from the sewage treatment plants is analternative to the large volumes of sewage sludge produced daily, andwith great risk potential to the health of the environment and society. InSanta Catarina, the destination of the biosolid, as well as the sewagesludge, are the sanitary landfills, and other uses of this residue areunknown. Thereby, this study aims to evaluate the effects of differentconcentrations of biosolid, submitted to thermal treatment, on theestablishment of herbaceous species (black oats, vetches and ryegrass)and on the chemical and microbiological attributes of a soil degraded bycoal mining. Two field experiments were installed (Study 1 and Study2), the first in an area degraded by coal mining, in Treviso/SC, withtreatments composed of proportions (v/v) 0, 6.25, 100, 250 and 500 Mgha-1 of biosolids collected at the Sewage Treatment Plant from thecompany Rio Vivo Ambiental, in Brusque/SC, in 2x2 m plots. Thesecond experiment was conducted under greenhouse conditions, and theconcentrations of 0, 6.25, 250 and 500 Mg ha-1 of the same biosolidwere tested in soil without and with liming. In both experiments theblack oat, vetch and ryegrass species were in a consortium cultivated.The parameters used in the analyzes were plant height, production ofaerial part dry matter (APDM), production of root dry matter (RDM), Ncontent in the aerial part, P content in the aerial part, AMF spore counton the soil (in 50 cm of soil), mycorrhizal colonization (%), radicularnodules, the microbial soil activity (basal respiration) soil fertility andpH of the substrate. The main results indicate that the use of biosolids inareas degraded by coal mining provided improvements in soil fertility,especially with soil pH elevation, nutrient content levels such as P andK, and total organic carbon. Concentrations of 100 Mg ha-1 of biosolidsin the field provided increases of 4.2 times in height and in MSR, and12.5 times in MSPA in comparison to the control treatment. In addition,doses equal to or greater than 250 Mg ha-1 of biosolids in the substratecomposition have a negative effect on the growth of black oats, vetchesand ryegrass consorted in a greenhouse. The different concentrations ofbiosolids did not influence the parameters mycorrhizal colonization,basal respiration and nodulation in the two studies. Liming interferednegatively in FMA sporulation in a greenhouse experiment. The use ofbiosolids as a substrate component in areas degraded by coal mining is aviable alternative to a final waste plan in view of a saving of fertilizerthat this material can provide in addition to its use.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-12-05T03:12:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348930.pdf: 5461536 bytes, checksum: bc62ecf2c800583ad82dfb9e762675b7 (MD5) Previous issue date: 2017 / O crescimento da população mundial é na maioria dos casos associado ao consumo de recursos minerais, que por sua vez tem trazido uma crescente geração de resíduos, que são potenciais problemas ambientais. As usinas termelétricas são consideradas uma das maiores fontes de poluição no mundo, devido, entre outros fatores, a geração significativa de cinzas (tanto pesadas, assim como volantes). O estudo das características destes materiais, bem como o desenvolvimento de técnicas para sua utilização se tornam imprescindíveis para a preservação do meio ambiente. Neste contexto, este trabalho objetiva implementar o uso de cinzas pesadas de carvão mineral na síntese de zeólitas faujasita (NaY) e comparar a sua performance, desde as características físicas até a capacidade de adsorção de tiofeno, com zeólitas sintetizadas a partir de materiais analíticos. Para a caracterização das cinzas e produtos zeolíticos foram utilizados métodos de análise química, física e mineralógica. O resultado da caracterização mostrou que as cinzas são majoritariamente compostas por óxidos formadores de estrutura zeolítica (SiO2?Al2O3) em composição mássica superior a 70%, quantidades suficientes para aplicação na síntese de zeólitas. Três planejamentos estatísticos foram projetados para investigar as rotas experimentais de síntese que favorecem o aumento da área específica. A caracterização das amostras sintetizadas mostrou que o tempo, temperatura e o pré- tratamento das cinzas são fatores que fortemente influenciam a área específica e cristalinidade. As amostras sintetizadas com materiais analíticos somente favoreceram a formação de zeólitas NaY no tempo de cristalização de 48 h e com uma temperatura de 100 ºC. Para o processo de adsorção três amostras de zeólitas foram selecionadas desde sintetizadas com materiais analíticos, cinzas tratadas e não tratadas, ZSA4, ZCP4 e ZCP6 respectivamente. Os dados experimentais da cinética de adsorção foram conduzidos em sistema de batelada e foram adequadamente descritos por modelo pseudo primeira ordem. Para a avaliação do equilíbrio estudou-se os modelos de Langmuir e de Freundlich e os dados se ajustaram ao modelo de Langmuir com R2>0,80 para as três amostras selecionadas para o estudo. / Abstract : World population growth is in most cases associated with the consumption of mineral resources, which in turn has brought an increasing generation of waste, which are potential environmental problems. Thermoelectric power plants are considered one of the largest sources of pollution in the world, due, among other factors, to the significant generation of ashes (both bottom as well as fly ashes). The characteristic´s study of these materials, as well as the technique´s developments for their use become essential for the environment preservation. In this context, this work aims to implement the use of bottom coal ash in the faujasite zeolites (NaY) synthesis and compare its performance, from the physical characteristics to the thiophene adsorption capacity, with zeolites synthesized from analytical materials. Chemical, physical and mineralogical methods were used to characterize ashes and zeolitic products. The characterization´s results showed that the ashes are composed mainly of zeolite structure forming oxides (SiO2 · Al2O3) in a mass composition higher than 70%, sufficient quantities for application in zeolites synthesis. Three statistical projects were designed to investigate the experimental synthesis routes that favor the specific area increase. The characterization of synthesized samples showed that the time, temperature and the pretreatment of the ashes are factors that strongly influence the specific area and crystallinity. Synthesized samples with analytical materials only favored the formation of NaY zeolites at the crystallization time of 48 h. For the adsorption process three zeolite samples were selected from synthesized with analytical materials, treated and untreated ash, ZSA4, ZCP4 and ZCP6, respectively. The adsorption experimental data kinetics were conducted in a batch system and were adequately described by pseudo first order model. The Langmuir and Freundlich models were used to evaluate the balance and the data adjusted to the Langmuir model with R2> 0.80 for the three samples selected for the study.

Durante as atividades de mineração de carvão, grandes quantidades de cinzas, metais, óxidos e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAP) são liberados ao ambiente. As partículas de carvão e cinzas são quimicamente complexas e têm a capacidade de interagir com mecanismos celulares e não celulares que desencadeiam a ativação de macrófagos, células epiteliais e fibroblastos, a liberação de espécies reativas de oxigênio (ERO) e expressão de citocinas. O objetivo do presente estudo foi avaliar a citotoxicidade e genotoxicidade in vitro, e fisiologia respiratoria in vivo, da exposição a partículas de carvão e cinzas provenientes de Santa Catarina-Brasil. Foram avaliadas quatro amostras, duas de carvão mineral (COAL11 e COAL16) e duas de cinzas produto da combustão de cada carvão (CFA11 e CFA16). Particularmente, a amostra CFA16 é produto da co-combustão com óleo combustível e óleo diesel. Na avaliação in vitro, COAL11, COAL16 e CFA16 foram mais citotóxicas do que a cinza CFA11 como avaliado no ensaio clonogênico. A exposição das células V79 às partículas de carvão e cinzas induziram lesões primárias no DNA detectadas no ensaio Cometa Alcalino. Partículas de COAL16 e CFA16, em maiores concentrações, foram capazes de induzir danos oxidativos no DNA em células V79, como demonstrado no ensaio Cometa Modificado (FPG e ENDOIII). Nos biomarcadores do ensaio CBMN-Cyt os resultados mostraram que as concentrações mais altas de carvão e cinzas induziram efeitos citotóxicos e instabilidade cromossômica. In vivo, camundongos BALB/c foram analisados 24 h após instilação intratraqueal com partículas de carvão e cinzas. Os camundongos expostos a partículas de carvão apresentaram rigidez pulmonar e obstruções das vias aéreas centrais quando comparado com o grupo controle, nos parâmetros da mecânica pulmonar. Quando expostos às partículas de carvão e cinzas, os animais mostraram recrutamento de células, principalmente as mononucleares, e expressão de citocinas, principalmente TNF-α e IL-1β, quando comparado com o grupo controle. Na histologia, não foram encontradas alterações significativas nos alvéolos, nem formação de fibras elásticas e colágenas. Resultados no ensaio Cometa Alcalino mostraram efeitos genotóxicos significativos em células de sangue periférico nos animais expostos a partículas de carvão e cinzas. As análises dos elementos inorgânicos usando o método PIXE, demostraram translocação extrapulmonar de metais ao fígado, baço e encéfalo. Comparativamente, de todas as amostras avaliadas, a CFA11 apresentou o maior diâmetro no tamanho das partículas como avaliado mediante análise de difração de laser. Os resultados demostraram que o processo de combustão altera a toxicidade das partículas de carvão, e o uso de combustíveis adicionais dentro do processo de queima, como foi o caso da amostra CFA16, muda as caraterísticas das partículas geradas quanto ao tamanho e toxicidade das mesmas. Estes resultados in vitro e in vivo estão relacionados com os compostos contidos na superfície das partículas, tais como óxidos, metais e HAP detectados nas amostras. Este conjunto de dados aportam ao estado do conhecimento sobre os riscos da exposição continua a este tipo de partículas. / During the coal mining activities, large amounts of fly ash, metals, oxides and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) are released to the environment. Coal and fly ash particles are chemically complex and are capable of interacting with cellular and non-cellular mechanisms that trigger the release of reactive oxygen species (ROS) and expression of cytokines from activated macrophages, epithelial cells and fibroblasts. The aim of this study was to evaluate the cytotoxicity and genotoxicity in vitro, and respiratory physiology in vivo, of exposure to coal and coal fly ash particles from Santa Catarina-Brazil. Four samples were collected, two from coal (COAL11and COAL16) and two from coal fly ash released during combustion (CFA11 and CFA16). Particularly, the CFA16 sample was the product of co-firing with fuel oil and diesel oil. In vitro evaluation, COAL11, COAL16 and CFA16 were more cytotoxic than CFA11sample as assessed in clonogenic assay. The exposure of V79 cells to coal particles and coal fly ash induced primary DNA damage detected in Comet Alkaline test. COAL16 and CFA16 particles, at higher concentrations, were capable of inducing oxidative DNA damage in V79 cells, as demonstrated in the Modified Comet assay (FPG and ENDOIII). Results in the biomarkers CBMN-Cyt test showed that higher concentrations of coal and coal fly ash particles induced cytotoxic effects and chromosomal instability. In vivo, BALB/c mice, were analyzed 24 h after intratracheal instillation with coal and coal fly ash particles. The mice exposed to coal particles showed significant rigidity and obstruction of the central airways when compared with the control group. In addition, the animals showed recruitment of cells, mainly mononuclear cells, and expression of cytokines, particularly TNF-α and IL-1β as compared to the control group. Histologically, there were no significant alterations in the alveoli, or formation of elastic and collagen fibers. Alkaline Comet assay results showed significant genotoxic effects on peripheral blood cells in animals exposed to coal and coal fly ash particles. The analysis of inorganic elements using the PIXE method demonstrated the efficient metal extrapulmonary translocation into the bloodstream to the liver, spleen and brain. When comparing particle size, CFA11showed the largest diameter as assessed by analysis of laser diffraction. The results showed that the combustion process alters the toxicity of coal particles and the use of additional fuel in the firing process, modifies the toxicity and size of the particles, as was the case of the CFA16 sample. These results in vitro and in vivo are associated with the compounds contained in the surface of the particles, such as oxides, metals and PAH detected in these samples. This study contribute to the state of knowledge of the risks of continuous exposure of these particles.

Este estudo apresenta a comparação e discussão entre registros de perfilagem geofísica obtidos por três sondas elétricas que medem resistividades de litologias. Uma análise detalhada foi feita para detectar qual destas sondas utilizadas proporciona a melhor opção em termos de identificação das camadas de carvão e resolução vertical. As sondas elétricas utilizadas foram: guard log (GLOG), single point resistance (SPR) e induction log (IND). Para auxiliar na comparação entre esses diferentes perfis, outros dois registros geofísicos importantes foram incluídos: radiação gama natural (GN) e optical televiewer (OPTV), os quais ajudaram a identificar os estratos de carvão. No caso específico do OPTV, quando a situação é favorável, ele permite identificar os estratos de carvão e verificar a resolução vertical dos demais registros, em função da excelente resolução vertical. As imagens produzidas pelo OPTV podem, nas circunstâncias adequadas, servir como testemunho digital, para complementar ou mesmo substituir as amostras de sondagem com recuperação de testemunhos. Neste estudo, foram analisados dados obtidos em 4 depósitos de carvão diferentes: Área B3, Calombo, Cerro e Seival. Todos os depósitos de carvão acima citados situam-se no estado do Rio Grande do Sul (RS) - Brasil. Ao todo, 15 furos foram apresentados e discutidos. Destes, 13 são furos de sondagem com recuperação de testemunhos, enquanto que os dois restantes são furos de desmonte. As descrições geológicas dos 13 furos de sondagens são as informações principais utilizadas como parâmetro de controle nas comparações entre os perfis geofísicos, enquanto que as imagens OPTV serviram como uma alternativa para verificar a resolução vertical dos perfis elétricos. Ao final das análises, verificou-se que o dispositivo guard-log (GLOG) tende a ter o melhor desempenho no aspecto de identificação litológica, demonstrando uma capacidade superior em relação aos demais arranjos em termos de resolução vertical. Estatisticamente, ele apresentou as estimativas de espessuras mais próximas em valor, em relação às espessuras proporcionadas pelas descrições geológicas de testemunhos de sondagem. / This study presents a comparison and discussion between the geophysical logs obtained by three electrical probes that measure resistivity of lithologies. A detailed analysis was carried out to detect which of these probes, provides the best option in terms of identification of coal seams and vertical resolution. The electrical probes used were guard log (GLOG), single point resistance (SPR) and induction log (IND). To aid the comparison between the different logs, two other important geophysical logs were included: natural gamma radiation (GN) and optical televiewer (OPTV), which helped to identify the coal seams. In the specific case of OPTV, when the situation is favorable, it identifies the coal seams and check the vertical resolution of the other logs, in function of its excellent vertical resolution. The images produced by OPTV can serve, in appropriate circumstances, as digital core sample to complement or even replace the diamond drill core samples recovery. In this study, analyzed data were obtained from four different coal deposits, which are: B3 Area, Calombo, Cerro and Seival. All the coal deposits mentioned above are located in the state of Rio Grande do Sul (RS) - Brazil. In all, 15 boreholes were presented and discussed. Out of these, 13 are boreholes with recovered core samples, while the remaining two are blastholes. The geological descriptions of the 13 boreholes are the main information used as a control parameter in comparisons against the geophysical logs, while OPTV images served as an alternative to verify the vertical resolution of the electric logs. At the end of the analysis, it was found that the guard-log probe (GLOG) tends to have better performance in the aspect of lithological identification, demonstrating a greater capacity in comparison with the other in terms of vertical resolution. Statistically, it presented the closest estimated value in relation to the coal seams thickness provided by geological description of the recovered core samples.

O presente trabalho aborda o problema da contaminação do meio fisico causado pela disposição de resíduos sólidos urbanos em áreas inadequadas. Para tal, são discutidos diversos casos de problemas existentes no mundo que impactaram principalmente o solo e o lençol freático. Aborda, também, a metodologia e normas técnicas existentes para o correto diagnóstico de áreas para essa finalidade. Sob esse prisma, são apresentadas todas as atividades técnicas desenvolvidas para o diagnóstico das condições geológicas, hidrogeológicas e geotécnicas de uma área de lavra de carvão mineral a céu aberto situada no município de Minas do Leão - RS visando a implantação, na mesma, de um aterro de resíduos sólidos urbanos. A metodologia adotada para o presente estudo constou basicamente da execução e descrição dos perfis de sondagens rotativas e percussivas amestradas, mapeamento das litologias e do lençol freático, testes de permeabilidade no terreno, e ensaios físicos de laboratório em amostras coletadas na área. As conclusões obtidas, a partir da caracterização da área e região de estudos, permitiram o licenciamento da área estudada para a implantação de um aterro de resíduos sólidos urbanos, além de demonstrar as vantagens da utilização de áreas de mineração para a implantação de depósitos de resíduos sob o ponto de vista ambiental. São apresentadas, também, considerações técnicas sobre a possibilidade de utilização de outras áreas de mineração de carvão no RS para a implantação de aterros de resíduos como forma de aproveitar locais já impactados pela atividade evitando, dessa forma, a degradação de novas áreas. / This study presents the problems associated with environmental contamination due to improper land fill constructions and domestic waste deposition. For that purpose various case studies around the world are presented and discussed showing the contamination problems in soil and underground water. The study also proposes a methodology following the regulatory standards for characterizing the site where a land fill is planned to be installed. All the steps used for geological, hidrogeological and geotechnical evaluation used in this diagnosis are presented. The site evaluated is located at mined out area where previously open cast coal mining took place in Minas do Leão county, RS, Brasil. The methodology used basically consisted of drilling and logging the cores obtained from diamond drill holes and percussion drilling (chip samples), geological and hidrogeological mapping, in situ permebeability tests and geotechnical lab tests. The results from the various tests allow concluding the area is adequate to host the land fill added to the fact the region was previously environmentally impacted by coal mining. The study also proposes some technical issues to be considered when evaluating sites for new land fills planned to be installed at other coal mined out sites within RS state.