Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-07-02Bitstream added on 2014-06-13T20:39:47Z : No. of bitstreams: 1 mosckem_sl_me_guara.pdf: 1245042 bytes, checksum: 8a691aa6f65edd8f060ed9355bc9c3bd (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O trabalho de análise do uso de materiais alternativos no Alto Forno 1 da ArcelorMittal Tubarão estabelece uma taxa de substituição de cada material alternativo, plástico e pneu, em relação ao uso exclusivo do carvão mineral injetado no Alto Forno através das ventaneiras. A taxa de utilização de plástico e pneu é avaliada considerando o aporte de energia e dos agentes necessários para a reação química de redução do minério de ferro em ferro metálico. No presente trabalho são elaborados os balanços de massa e de energia de acordo com a configuração operacional vigente no segundo semestre de 2009 para o Alto Forno 1 e com os dados de produção do mês de julho de 2009. O resultado mostra a viabilidade técnica do uso de plástico ou pneu e estabelece as condições de uso de cada um em relação à quantidade, tipo e granulometria. A substituição energética decorrente do uso de plástico e pneu estabelece uma forma de aplicação segura e controlada deste resíduo, além de agregar valor a estes materiais normalmente descartados pela sociedade. Contribui também para amenizar os impactos ambientais decorrentes da falta de uma destinação regulamentada e eficaz para plásticos descartados e pneus inservíveis / The study of alternative fuel materials in the Blast Furnace 1 of ArcelorMittal Tubarão, establishes a rate of each material analyzed, waste plastics packaging and waste tires, in order to replace part of the pulverized coal that is usually injected in to the Blast Furnace through the tuyeres. The injection rate of waste plastic packaging and waste tires is analyzed considering the energy input and the necessary elements for the iron ore reduction chemical reaction. The mass and energy balance is done according to the operational configuration of the Blast Furnace 1 in the second semester of 2009 and operation data from July of 2009. The result of the study shows technical viability to use waste plastics packaging and waste tires and establish requirements for the injection, such as flow rate and particles size. The alternative energy provided from these waste materials builds a safety and controlled way to reach the best utilization for each one. Moreover, the environmental impact can be reduced due to its disposal is normally done in outdoor areas

Amostras de carvão de um perfil estratigráfico da Mina São Vicente Norte, jazida de Leão-Butiá, formação Rio Bonito, Bacia do Paraná, Rio Grande do Sul, foram submetidas a estudo geoquímico orgânico de biomarcadores com o intuito de identificar o grau de carbonificação, ambiente deposicional e origem de matéria orgânica constituinte do sedimento. Foram estudadas amostras de seis camadas de carvão e suas subdivisões: camada superior S1 (S1-A, S1-B e S1-C), camada superior S2/S3, camada inferior CI, camada I2 (I2-3, I2-2 e I2-1) e camada inferior I3 (I3-A e I3-B), as quais foram submetidas à extração com mistura azeotrópica de diclorometano/metanol em equipamento SoxtecTM. Os extratos livres de S elementar foram submetidos à cromatografia líquida preparativa, e as frações de hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos, analisadas por cromatografia a gás com detector de massas (GC-MS). As análises mostraram baixo grau de carbonificação, devido à predominância dos n-alcanos ímpares sobre os pares e presença marcante dos hopanos ββ com predominância do epímero R sobre o S, somado às baixas razões dos índices de naftalenos e fenantrenos. Os valores superiores a um para a razão pristano/fitano, em todas as amostras, indicaram um ambiente deposicional sub-oxidante, e as correlação das razões Pr/n-C17 x Fi/n-C18 assinalam contribuição de matéria orgânica majoritariamente terrestre e classificação de querogênio predominantemente do tipo III. A contribuição majoritária da matéria orgânica terrestre para a formação do carvão também foi evidenciada pelo perfil de distribuição dos esteranos, com o predomínio dos esteranos C29 sobre os esteranos C27 e C28, bem como a identificação dos compostos reteno e cadaleno, compostos típicos de vegetais superiores (coníferas), em concordância com os dados da análise petrográfica. Os dados observados para as amostras de carvão da Mina São Vicente Norte foram similares às amostras de outras jazidas da mesma formação (Rio Bonito) no Rio Grande do Sul, como por exemplo, da Jazida de Candiota. / Coal samples from a stratigraphic profile of São Vicente Norte Mine, Leão-Butiá Coal Field, Rio Bonito Formation, Paraná Basin, Rio Grande do Sul, were submitted to a biomarker geochemical study aiming to identify the degree of carbonification, the depositional environment and the origin of the organic matter of the sediment. Samples of six coal layers and their subdivisions have been studied: superior layer S1 (S1-A, S1-B and S1-C), superior layer S2/S3, inferior layer CI, inferior layer I2 (I2-3, I2-2 and I2-1) and inferior layer I3 (I3-A and I3-B), which were submitted to SoxhtecTM extraction with dichloromethane/methanol azeotropic mixture. The elemental sulphur free extracts were submitted to liquid preparative chromatography and the aliphatic and aromatic hydrocarbons were analyzed by gas chromatography with mass detector (GC-MS). The analyses showed low degree of carbonification due to the predominance of odd over even n-alkanes and the striking presence of -hopanes with predominance of R over S epimers added to the low rates of naphthalene and phenantrene indexes. The values higher than one for the rate pristane/phytane, in all of the samples, indicate a sub-oxidant deposicional environment and the correlation of the rates Pr/n-C17 x Ph/n-C18 indicate organic matter contribution, mainly terrestrial, and predominance of type III kerogen. The predominant contribution of the terrestrial organic matter for the coal formation was also enhanced by the steranes distribution profile with the predominance of C29 steranes over C27 and C28 steranes, as well as the identification of the retene and cadalene, typical compounds of higher plants (conifers) according to the petrographic data. The data from the São Vicente Norte Mine samples were similar to that of other coal fields from the same formation (Rio Bonito) located in Rio Grande do Sul like, for instance, Candiota Coal Field.

Este estudo foi feito a partir de uma amostra de carvão extraído na mina da Vale- Moçambique, localizada no distrito de Moatize, Província de Tete. O trabalho visa analisar o sistema de reagentes na flotação de finos de carvão mineral pertencente à camada UCB. Dentre os métodos de beneficiamento de carvão, a flotação se destaca como um dos mais importantes para a concentração deste material, em particular no tratamento de partículas finas. A alimentação total da planta de processamento da Vale- Moçambique é de 8000 tph de carvão, onde 10% dessa alimentação corresponde a fração fina que alimenta o circuito de flotação. O material utilizado nesse estudo apresentou uma granulometria 96% menor do que 0,25 mm. Os reagentes utilizados nos ensaios de flotação foram betacol e óleo diesel como agentes hidrofobizantes e MIBC como espumante. O intervalo de concentrações de betacol na primeira fase de ensaios foi de 200 g/t a 500 g/t, e na segunda fase foi de 200 g/t a 500g/t de óleo diesel e manteve-se constante o MIBC em 300 g/t. Os resultados mostraram que é possível, a partir de uma alimentação com o teor de cinzas em torno de 22,84%, obter produtos com teores abaixo de 10% de cinzas, com uma recuperação mássica em torno de 50%. A recuperação de matéria carbonosa também foi avaliada e apresentou resultados positivos. Complementando esse estudo, foi avaliado o efeito da recuperação de H2O e foi observado que para as concentrações de betacol as recuperações variaram de 6 a 9%, e para óleo diesel mais MIBC foram de 4 a7%. / This study was done from a sample of coal mined at the Vale-Mozambique mine, located in Moatize district, Tete Province. The aim of this work is to analyze the reagent system in the flotation of coal fines belonging to the UCB layer. Among coal processing methods, flotation stands out as one of the most important for the concentration of this material, in particular in the treatment of fine particles. The total feed of the Vale-Mozambique processing plant is 8000 tph of coal, where 10% of this feed corresponds to the fine fraction that feeds the flotation circuit. The material used in this study had a particle size of 96% smaller than 0.25 mm. The reagents used in the flotation tests were betacol and diesel oil as hydrophobizing agents and MIBC as frother. The range of betacol concentrations in the first test phase was 200 g / t at 500 g / t, and in the second phase 200 g / t at 500 g / t of diesel oil and MIBC were kept constant at 300 g / t. The results showed that it is possible, from a feed with the ash content around 22.84%, to obtain products with levels below of 10% ash, with a mass recovery around 50%. The recovery of carbonaceous matter was also evaluated and presented positive results. Complementing this study, the effect of H2O recovery was evaluated and it was observed that for the concentrations of betacol the recoveries ranged from 6 to 9%, and for diesel oil plus MIBC were 4 to 7%.

O nitrato (NO3-) é um íon inorgânico que está presente naturalmente no meio ambiente, sendo a forma mais estável do nitrogênio oxidado. Devido a sua alta solubilidade em água, é possivelmente o contaminante das águas subterrâneas mais difundido no mundo, causando problemas de produção de água potável e distúrbios ecológicos. Neste contexto, o objetivo deste estudo consiste em investigar a capacidade de sorção do carvão granular comercial ativado, modificado quimicamente com CaCl2, para remoção de nitrato em soluções aquosas e avaliar a capacidade de regeneração do sorvente em diferentes condições. Com esta finalidade foram realizados ensaios de sorção e de dessorção predeterminando as melhores condições de processo: pH, tempo de residência e concentração de sólido sorvente. Ainda, isotermas de equilíbrio para este sistema foram construídas. Na dessorção do carvão ativado saturado com nitrato foram empregadas soluções de HCl, C6H8O7, NaOH, CaCl2 e H2O. Os ensaios de sorção resultaram nos parâmetros ótimos do processo de sorção: pH 6,0, tempo de 30min e concentração de sorvente igual a 20 g.L-1, utilizando soluções de nitrato com concentração inicial de 20 mg.L-1. Para regeneração, o tempo de residência aplicado foi de 30 min, e foram utilizados 400 mL de solução CaCl2 (2000 mg.L-1). Nestas condições, foi possível realizar vinte ciclos de sorção/regeneração (S/R), obtendo-se 54% de remoção de nitrato ao final destes ciclos. Durante a regeneração foi monitorada a concentração de Ca2+ na solução de CaCl2, objetivando manter a sua concentração inicial. Após 20 ciclos (S/R), o sorvente foi regenerado com 50 mL de solução de HCl 100 mg.L-1 e, em outra batelada, 50 mL de H2O 60ºC. Foram realizados mais 20 ciclos S/R para o sorvente regenerado com HCl e 20 ciclos S/R para o sorvente regenerado com H2O (60ºC). Índices médios de 58% de remoção de nitrato foram alcançados para ambos os processos ao final dos 20 ciclos (S/R). Foram realizados um total de 60 ciclos (S/R) com remoção média de 55% ao final do último ciclo. O modelo de isoterma de sorção que melhor se ajustou os dados experimentais foi o modelo de Langmuir, que forneceu a constante de energia ou afinidade do processo e também a acumulação máxima de nitrato no sorvente. / Nitrate (NO-3) is an inorganic ion which is present naturally in the environment, being the most stable form of oxidized nitrogen. Due to its high solubility in water, it is possibly the groundwater contaminant more widespread in the world, causing problems in the production of drinking water and ecological disturbances. In this context, the objective of this study is to investigate the sorption capacity of the commercial granular activated carbon, chemically modified with CaCl2 to remove nitrate from aqueous solutions and to study the regeneration capacity of the sorbent under different conditions. For this purpose tests of sorption and desorption were carried out, determining the optimal process conditions: pH, residence time and concentration of solid sorbent. Further, equilibrium isotherms for this system were built. In the desorption process of activated carbon saturated with nitrate, water (60°C) and aqueous solutions of HCl, C6H8O7, NaOH, CaCl2 were employed. The best sorption conditions found in the experiments were as follow: pH 6.0, time 30 min and concentration of sorbent 20 g.L-1, using nitrate solutions with initial concentration of 20 mg.L-1. For regeneration tests, the residence time was set as 30 min, using 400 mL of CaCl2 2000 mg.L-1 to keep Ca2+ in solution. Therefore, it was possible to perform twenty cycles of sorption/regeneration (S/R), yielding 54% nitrate removal at the end of these cycles. During regeneration, the concentration of Ca2+ in the CaCl2 solution was monitored. After 20 S/R cycles, the sorbent was regenerated with 50 mL of HCl solution (100 mg.L-1) or 50 mL of H2O at 60°C. Additionally, more 20 cycles (S/R) were performed for the regenerated sorbent with HCl solution or H2O (60°C). Maximum removal values of nitrate (58%) were achieved in both cases at the end of each 20 cycles (S/R). A total of 60 cycles (S/R) were performed, achieving nitrate removal of 55% at the end of the last cycle. The Langmuir sorption isotherm type was found to be the best fit to experimental data, providing the energy constant or affinity of the process and also the maximum accumulation of nitrate in the sorbent.

A energia é um ingrediente essencial para o desenvolvimento econômico. Para a produção de energia são utilizadas diversas fontes, como o carvão mineral, que foi uma das primeiras fontes de energia utilizadas pelo ser humano em larga escala. O carvão consiste de uma mistura complexa de substâncias químicas orgânicas, constituída por carbono, hidrogênio e oxigênio, principalmente, e por quantidades menores de nitrogênio e enxofre. O Brasil apresenta a 10a maior reserva de carvão do mundo, com um total de 12 bilhões de toneladas. No Rio Grande do Sul ficam quase 90% das reservas nacionais, a Jazida de Candiota (RS) possui 38% de todo o carvão nacional. A exposição ao carvão e seus efeitos genotóxicos e mutagênicos vêem sendo estudados com diferentes enfoques e também em diferentes organismos. Considerando a composição do carvão, conhecida por apresentar componentes genotóxicos, e a falta de estudos em trabalhadores expostos deste setor produtivo, este trabalho tem como objetivo realizar biomonitoramento de uma amostra de trabalhadores deste setor, da região de Candiota- Rio Grande do Sul. Para isso, foram coletados sangue e mucosa oral de 57 indivíduos ocupacionalmente expostos ao carvão e de 71 indivíduos não expostos ao carvão. O Ensaio Cometa, o teste de MN em linfócitos binucleados e em mucosa oral, marcadores de estresse oxidativo bem como o conteúdo de elementos traço foram avaliados nas amostras. Os polimorfismos GSTT1 nulo, GSTM1 nulo, OGG1 Ser326Cys e XRCC1 Arg194Trp foram analisados para verificar a possível modulação destes genes de suscetibilidade nos resultados dos biomarcadores. Indivíduos expostos apresentaram maiores danos no DNA. Nossos resultados mostraram aumento significativo em Índice de Dano (P = 0,002) e FD (P < 0,001), parâmetros analisados no Ensaio Cometa, em frequência de MN (P < 0.001) e Pontes citoplasmática (P < 0,001), parâmetros do teste de MN em linfócitos binucleados, frequência de MN em células basais (P < 0,001) e em células diferenciadas (P < 0,001), frequência de células binucleadas (P < 0,05), no BMCyt em comparação com os indivíduos não-expostos. Observamos redução significativa da frequência de células com cromatina condensada (P < 0,001), no BMCyt, que é um parâmetro de morte celular. O grupo exposto apresentou aumento no estresse oxidativo, pelo aumento de SOD (P < 0,001), por outro lado, houve uma redução de CAT e TBARS (ambos com P < 0.001). As amostras dos trabalhadores apresentar quantidades de magnésio (Mg), alumínio (Al), cobre (Cu), e zinco (Zn), apesar de não terem diferenças significativas, já a análise do ambiente, o solo de Candiota mostrou maiores quantidades de fósforo (P), enxofre (S) e chumbo, quando comparado com o solo de Bagé, onde não há a atividade de mineração. A análise dos polimorfismos GSTT1 nulo, GSTM1 nulo, OGG1 Ser326Cys e XRCC1 Arg194Trp mostrou influência do polimorfismo GSTM1 nulo na frequência de brotos nucleares, dos indivíduos expostos, e do polimorfismo XRCC1 Arg194Trp na frequência de células cariorréticas e piquinóticas, dos indivíduos não-expostos. Indivíduos expostos com o genótipo GSTM1 nulo apresentaram aumento significativo na frequência de brotos em relação aos indivíduos com o genótipo GSTM1 não- nulo (P=0.023). Entre os indivíduos não expostos, o genótipo XRCC1 Arg/Trp apresentou menores frequências de células cariorréticas e piquinóticas quando comparados com indivíduos do mesmo grupo com o genótipo XRCC1 Arg/Arg (P=0,048 e P=0.004, respectivamente). Assim, o dano ao DNA observado nos indivíduos expostos pode ser consequência do dano oxidativo resultante da exposição aos resíduos do carvão, inclusive os metais. / Energy is an essential ingredient for economic development. For the production of energy are used various sources, as coal which was the first source of energy used by humans in large scale. The coal is a complex mixture of organic chemicals, comprising carbon, hydrogen and oxygen, especially, and minor amounts of nitrogen and sulfur. Brazil has the 10th largest coal reserves in the world with a total of 12 billion tons. In Rio Grande do Sul are almost 90% of national reserves, the Jazida Candiota (RS) has 38% of all coal national. Exposure to coal and its genotoxic and mutagenic effects has been studied with different approaches and also in different organisms. Considering the composition of coal known to have genotoxic components, and the lack of studies in exposed workers of this sector, the aim of this study was to conduct biomonitoring of a sample of workers in this sector, the region Candiota – Rio Grande do Sul For this, we collected blood and oral mucosa of 57 individuals occupationally exposed to coal and 71 individuals not exposed to coal. The Comet assay, the test of MN in binucleated lymphocytes and oral mucosa, oxidative stress markers and the content of trace elements were measured in the samples. The polymorphisms GSTT1 null, GSTM1 null, OGG1 Ser326Cys and XRCC1 Arg194Trp were analyzed to verify the possible modulation of these genes results in susceptibility biomarkers. Exposed individuals showed higher DNA damage. Our results showed a significant increase in DI (P = 0.002) and DF (P < 0.001) parameters analyzed in the Comet assay in frequencies of MN (P < 0.001) and cytoplasmic bridges (P < 0.001), parameters in MN test in binucleated lymphocytes, MN frequency in basal cells (P < 0.001) and in differentiated cells (P < 0.001), frequency of binucleated cells (P < 0.05) in BMCyt compared with unexposed individuals. Observed a significant decrease in the frequency of cells with condensed chromatin (P < 0.001) in BMCyt, which is a parameter of cell death. The exposed group showed an increase in oxidative stress by the increase in SOD (P <0.001) on the other hand, a reduction of CAT and TBARS (both P <0.001). Samples from workers present amounts of magnesium (Mg), aluminum (Al), copper (Cu), zinc (Zn), although no significant differences, the environmental analysis, soil Candiota showed higher amounts of phosphorus (P), sulfur (S) and lead compared to the soil Bagé, where there no mining. Exposed individuals with the GSTM1 null genotype showed a significant increase in the frequency of buds nuclear related to individuals with the GSTM1 non-null genotype (P = 0.023). Among the non-exposed individuals, the genotype XRCC1 Arg / Trp showed lower frequencies of Karyorrhetic and Pyknotic Cells when compared with individuals of the same group with the genotype XRCC1 Arg / Arg (P = 0.048 and P = 0.004, respectively). DNA damage observed in the exposed mining workers may be a consequence of oxidative damage resulting from coal residue mixtures, including metals. Besides, our results confirm the BMCyt assay as good biomarker to occupational exposure.

A retenção de particulados oriundos da combustão apresenta-se como um dos maiores problemas em sistemas de geração de energia a partir de carvão (IGCC), e tem como principais objetivos evitar incrustações e minimizar as emissões de poluentes atmosféricos. Para a remoção destes gases e particulados tem se mostrado conveniente a utilização de tecnologias de remoção que não utilizem água como veículo, o que reduziria o impacto ambiental e os custos para o tratamento dos efluentes gerados. Dentro destas características se enquadram os filtros granulares de leito fixo ou móvel. A proposta deste trabalho consiste no estudo de um filtro granular de leito fixo inicialmente em escala de bancada para futura remoção de material particulado seco oriundo da queima do carvão. Primeiramente foi feito um estudo do modelo do filtro utilizando o simulador comercial ANSYS CFX 11.0, como ferramenta computacional. Neste estudo foi possível verificar a perda de carga do leito, a velocidade do gás na entrada do leito, linhas de corrente do gás e pontos de turbulência e recirculação anterior à experimentação. A partir destes resultados preliminares foi possível a continuação do trabalho experimental que se deu em 3 etapas. A primeira foi o cálculo do perfil de velocidade do gás, a segunda a calibração da placa de orifício, instrumento de medida de velocidade e, por fim, as medias de perda de carga por diferença de pressão. Com os dados coletados calculou-se a permeabilidade hidráulica do leito, valor este aplicado ao modelo computacional para comparação com a permeabilidade teórica. Os resultados finais de perda de carga para o filtro, principal objetivo do trabalho, estão dentro do esperado e torna possível a continuidade do projeto para estudos futuros. / The particulate retention from combustion is presented with one of the biggest problems in systems of power generation from coal (IGCC), and has as main objectives to avoid fouling and minimize emissions of air pollutants. For the removal of these gases and particles has been shown convenient to use removal technologies that do not use water as a vehicle, which would reduce the environmental impact and costs for the treatment of effluents. In these characteristics are framed the fixed bed granular filter or moving bed granular filter. The purpose of this work is to study a fixed-bed granular filter initially in bench scale, for future removal of dry particulate material derived from burning coal. First a study was made of the filter model using the commercial simulator ANSYS CFX 11.0 as a computational tool. In this study it was possible to verify the pressure drop of the bed, the gas velocity at the entrance of the bed, current lines and gas recirculation and turbulence points before the experimentation. From these preliminary findings, it was possible to further experimental work was made in three steps. The first was the calculation of the velocity profile of the gas, the second orifice plate calibration, the measuring instrument speed, and finally the medium pressure drop by the pressure difference. With the collected data used to calculate the hydraulic permeability of the bed, a value applied to the computational model for comparison with theoretical permeability. The final results of loss for the filter, the main objective of this study are as expected and makes possible the continuation of the project for future studies.

O estudo geoquímico orgânico de biomarcadores foi aplicado ao perfil estratigráfico da jazida de carvão fóssil de Candiota, Rio Grande do Sul, proporcionando a determinação do grau de maturação, ambiente de óxi-redução, paleoambiente deposicional, tipo de matéria orgânica constituinte do sedimento e principal classe de plantas que originaram o carvão. Somado a isto, comparações com os dados petrográficos também foram realizadas. Para tal, as amostras foram extraídas com diclorometano em aparelhagem Soxhlet. Os betumes (extratos), de todo o perfil estratigráfico, apresentaram-se ricos em enxofre elementar e compostos aromáticos e polares. Através do emprego das técnicas de cromatografia a gás com detector de ionização em chama (GC-FID) e detector de massas (GC-MS) as frações puras de alifáticos e aromáticos dos betumes foram analisadas, onde foram determinados parâmetros geoquímicos. Os resultados indicaram que todas as amostras estudadas são de baixo grau de maturação, formadas em ambiente altamente oxidante, compostas por querogênio predominantemente do tipo III, paleoambiente deposicional majoritariamente terrestre, com pequena possibilidade de contribuições estuária e de mar aberto e tendo plantas coníferas como principais organismos depositados para sua formação, coincidindo com os dados obtidos por análise petrográfica. / The organic geochemical study of biomarkers was applied to the stratigraphic profile of fossil coal from Candiota, Rio Grande do Sul leading to the determination of maturity degree, oxyreduction environment, depositional paleoenvironment, type of organic matter constituent of the sediment and main class of plants that originated the coal. Besides that, comparisons with petrographic data were also carried out. To that purpose, samples were extracted with dichloromethane in Soxhlet extractor. The bitumens (extracts) from the entire stratigraphic profile resulted rich in elemental sulphur and aromatic and polar compounds. Through the use of gas chromatography techniques employing flame ionization detector (GC-FID) and mass detector (GC-MS) the bitumen pure aliphatic and aromatic fractions were analized and geochemical parameters were determined. Results indicate that all studied samples present low maturation degree, they were formed in a high oxidant environment, they are composed predominantly by type III kerogen. The depositional environment was mainly terrestrial, presenting low possibility of estuarine and open sea contributions and having conifers plants as principal deposited organisms for their formation. These results obtained were coincident with data from petrographical analysis.

O objetivo do presente trabalho foi estudar a utilização de rejeito de carvão, proveniente da região carbonífera de Santa Catarina, na fabricação de blocos de concreto para pavimentação em substituição ao agregado miúdo natural. Produziu-se um agregado miúdo reciclado de rejeitos de carvão (AMR) através do beneficiamento do rejeito bruto. A metodologia do trabalho compreendeu as seguintes etapas: (a) amostragem do rejeito de carvão no módulo de rejeitos de uma típica mineradora de carvão de Santa Catarina; (b) o beneficiamento gravimétrico do rejeito bruto visando a concentração dos minerais inertes e ajuste da granulometria; (c) a caracterização química, física, morfológica e mineralógica do AMR; (d) a produção dos blocos de concreto com cinco diferentes porcentagens de substituição (0, 25, 50, 75 e 100%) do agregado miúdo natural pelo AMR; (e) a avaliação dos blocos de concreto em relação a resistência à compressão, a resistência à abrasão e a absorção de água; e (f) realização de ensaios estáticos e cinéticos para a predição da ocorrência de lixiviado ácido a partir do rejeito de carvão, no AMR e nos blocos de concreto produzidos. Os resultados demonstram que é possível a transformação de 44% do material disposto em um módulo de rejeitos em AMR para construção civil. O material apresenta 90% de cinzas, teor de enxofre de 1,9% e teor de carbono de 3,5%. De acordo com a ferramenta estatística ANOVA, os resultados obtidos com os blocos produzidos com 25% e 50% de substituição não apresentam diferença significativa em relação aos blocos referência (0% de substituição) nas três variáveis de resposta analisadas. Os resultados dos ensaios estáticos e cinéticos demonstraram que o rejeito bruto e o AMR são potenciais geradores de drenagem ácida de minas (DAM). Os blocos produzidos não possuem a característica de gerar DAM devido à alta alcalinidade do cimento, sendo essa tecnologia conhecida como solidificação/estabilização (S/S). O estudo demonstra que é possível aproveitar parte dos rejeitos da mineração de carvão como agregado miúdo na produção de blocos de concreto para pavimentação, reduzindo o passivo ambiental das indústrias carboníferas catarinenses. Cria-se, assim, uma nova perspectiva para o gerenciamento de resíduos sólidos de mineração dentro dos princípios da produção mais limpa e desenvolvimento sustentável. / The aim of this study was the use of coal waste from the coal region of Santa Catarina in the manufacture of concrete block for paving to replace the natural fine aggregate. It was produced a recycled fine aggregate from coal waste (AMR) through the processing of raw waste. The methodology of the research comprised the following steps: (a) sampling of coal waste in the coal tailing of a typical coal mining company of Santa Catarina; (b) processing raw waste aiming to concentrate inert mineral stream and grain size adjustment; (c) chemical, physical, morphological and mineralogical characterization of the AMR; (d) production of concrete blocks with five different percentages of replacement (0, 25, 50, 75 and 100%) of natural fine aggregate by AMR; (e) evaluation of concrete blocks regarding the compressive strength, abrasion resistance and water absorption; and (f) performance of static and kinetic tests for predicting the occurrence of acid leached from the raw waste, AMR and concrete blocks produced. The results show that it is possible to transform 44% of the coal tailing in an AMR for construction. The material has 90% of ash, sulfur content of 1.9% and carbon content of 3.5%. According to the ANOVA, the results obtained with the blocks produced 25% and 50% of replacing present no significant difference for the reference blocks (0% replacement) on the three response variables examined. The results of kinetic and static tests showed that the raw waste and AMR are potential generators of acid mine drainage (AMD). The produced blocks have not the characteristic of generating AMD due to high alkalinity of cement. This technology is known as solidification/stabilization (S/S). The study shows that it is possible to make good use of the coal wastes from mining as fine aggregate in the production of concrete block for paving. It reduces the environmental liability of coal industries in Santa Catarina and creates therefore a new perspective for the management of solid waste from mining within the principles of cleaner production and sustainable development.

Este estudo avaliou as comunidades microbianas do solo de dois ecossistemas para tentar encontrar particularidades e relações entre os microrganismos e as características do solo. Para isto, foram estudadas a diversidade, a abundância relativa e a composição microbiana do solo, utilizando-se sequenciamento Illumina do gene de rRNA 16S. Foram avaliadas 5 áreas de solo construído após a mineração de carvão, uma área de floresta e uma de campo-nativo em Candiota/RS, assim como uma área experimental agrícola sob diferentes sistemas de manejo e rotação de culturas, na Estação Experimental Agronômica da UFRGS, em Eldorado do Sul/RS. Foi observada uma redução drástica na diversidade microbiana nos solos construídos comparando-se com solos de mata ou pastagem nativa. Os gêneros mais abundantes nos solos construídos foram Thiobacillus, Sphingomonas, Novosphingobium, Acinetobacter, e Variovorax. Bradyrhizobium foi o gênero mais abundante na área de floresta (6,4% do total de sequencias) e Bacillus no site pastagens (4,8% do total de sequencias). A diversidade microbiana nos solos construídos aumentou com o tempo, porem mesmo 20 anos após o processo de construção do solo, a diversidade, composição e abundância de microrganismos não retornou aos níveis originais, indicando que os solos construídos não foram recuperados adequadamente com o manejo de solo que foi aplicado. A comunidade microbiana dos solos agrícolas foi significativamente diferente comparando-se os sistemas de plantio convencional e de plantio direto. A diversidade microbiana foi maior nas parcelas em pousio ou onde foram cultivadas apenas gramíneas. O gênero mais abundante nos sistemas convencional e de plantio direto foi Sphingomonas. A bactéria anaeróbia Clostridium demonstrou ser dominante nos solos sob sistema de plantio direto e também onde foram cultivadas gramíneas. A população de Burkholderia foi dominante nos solos onde havia o cultivo da leguminosa Lablab. Os teores de P, Mg, carbono orgânico total, N total e N mineral foram significativamente maiores no sistema de plantio direto. Os resultados confirmaram que tanto o distúrbio causado pela mineração e construção do solo, quanto o manejo agrícola, interferem na diversidade, abundância e composição da comunidade microbiana. Este trabalho sugere a utilização do gênero Bradyrhizobium como um microrganismo “assinatura” em solos naturais, tais como florestas, pastagens ou em locais onde a agricultura cessou há várias décadas, assim como, o gênero Clostridium como um microrganismo “assinatura” do solo agrícola estudado sob plantio direto. A diversidade microbiana demonstrou neste estudo estar totalmente relacionada com a diversidade de plantas. Ambos os solos estudados demonstraram que as características do solo selecionam a comunidade microbiana. / This study examined the soil microbial communities from disturbed ecosystems in order to find particularities and relationships between microorganisms and their specific habitat’s soil features. For this study, the soil features were analyzed, as well as the microbial communities relative abundance, diversity, and composition using Illumina high throughput sequencing of the 16S rRNA gene. Five post-mined sites under restoration, and two sites in an agricultural long-term experiment under different treatments were studied in South Brazil. A drastic decrease in microbial diversity was observed in the post-mined soils when compared to native forest or grassland regional soils. The most abundant genera in the constructed soils were Thiobacillus, Sphingomonas, Novosphingobium, Acinetobacter, and Variovorax. Bradyrhizobium was the most abundant genus in the forest soil (6.4% of total reads) and Bacillus in the grassland soil (4.8 % of total reads). The microbial diversity in constructed soil increased over time, but even twenty years after soil construction, the diversity, composition and abundance of microorganisms did not return to the original levels. The findings indicate that constructed soils were not recovered after the soil management applied. When compared in tillage and no-tillage systems, the microbial community in the studied agricultural sites greatly differed. The microbial diversity was higher in fallow plots, and where only grasses were grown. The most abundant genus in tilled and in no-tilled soil was Sphingomonas. The anaerobe bacteria Clostridium was very abundant in notilled soil, and also dominated the microbial population in soils where grasses were grown. Burkholderia dominated in plots containing the legume Lablab bean. The P, Mg, total organic carbon, total N, and mineral N levels were significantly higher in the no-tillage system. The results confirmed that those environmental disturbances from coal mining and agricultural, led to changes in the nutrition level, switching the abundance of some functional groups responsible for the degradation of compounds as well as for the biogeochemical cycle. Also, it was found that the genus Bradyrhizobium can be used as a signature microorganism in natural soils, such as forest and grassland or in sites where the agriculture had been stopped many decades ago. Similarly, Clostridium can be used as a signature in the studied no-tilled soils. The microbial diversity is higher in natural soils and is reduced in constructed soils after coal mining as well as soils under agricultural management. Both soil environments that were studied had a particular microbial community where a few genera dominates the niche. The environmental niche occupied by each group of microorganisms also had particular soil features that changed according to the soil management.

O carvão mineral Candiota tem elevado teor de cinzas e baixo rank, portanto não apresenta aplicação na metalurgia e sua utilização fica destinada à geração de energia. No entanto, carvões sub-betuminosos apresentam grande potencial de utilização na extração de ácidos húmicos (AH), cuja pesquisa se intensificou nas últimas décadas. No presente trabalho o carvão Candiota foi utilizado para extração alcalina de ácido húmico, o qual foi caracterizado de acordo com suas propriedades físico-químicas e superficiais. Os AHs são moléculas orgânicas de alto peso molecular e possuem atributos de polieletrólito. A caracterização do AH em pH alcalino mostrou grande quantidade de carga superficial negativa e baixa turbidez em suspensão. O AH apresentou a melhor condição para atuação como defloculante pelo mecanismo eletroestérico, devido à conformação estendida de sua molécula em pH alcalino, contrastando com a forma aglomerada em pH ácido, como comprovado pela análise microestrutural em MEV. A avaliação do AH como defloculante foi realizada em suspensão de alumina (60 % em massa). A quantidade ótima de AH foi determinada na curva de defloculação (viscosidade em função da concentração de defloculante), de modo que a adição de 0,016 % de AH (em pH 11) foi suficiente para obtenção de viscosidade baixa e adequada para os estudos reológicos. Nas curvas de fluxo e de viscosidade, a suspensão defloculada com AH mostrou comportamento pseudoplástico e levemente tixotrópico. O comportamento reológico em cisalhamento constante foi considerado adequado para baixas taxas de cisalhamento, e as propriedades da suspensão em repouso mostraram uma excelente estabilidade coloidal. De maneira geral, o comportamento do AH na defloculação foi similar ao do defloculante comercial poliacrilato de sódio utilizado no presente estudo a fim de se comparar os dados obtidos. Ambos defloculantes apresentaram efetiva redução e estabilização da viscosidade da suspensão. Os resultados sugerem uma barbotina adequada para processamento por colagem com características similares às utilizadas industrialmente. Como comprovação, foi realizada a colagem em molde de gesso. Após sinterização a 1600°C, a peça obtida não apresentou falhas visíveis, e a caracterização tecnológica mostrou que a dispersão e estabilização da suspensão promoveram uma microestrutura homogênea e com alta densificação (98,7 % do valor teórico). / The Candiota coal is a low rank and high ash content material, so it does not present application in metallurgy and its use is destined to the generation of energy. However, sub-bituminous coal present great potential for the use in humic acid extraction (HA), whose research was intensified in the last decades. In the present work the Candiota coal was used as raw-material for alkaline extraction of humic acid, which was characterized according to its physicochemical and superficial properties. AHs are organic molecules of high molecular weight and attributes of polyelectrolyte. The characterization of HA at alkaline pH showed large amount of negative surface charges and low turbidity in suspension. The HA presented the best condition for deflocculation of ceramics suspensions by the electroesteric mechanism, due to the extended configuration of its molecule at alkaline pH, in contrast to the agglomerated form at acidic pH, as evidenced by microstructural analysis in SEM. The evaluation of HA as a deflocculant was performed in alumina suspensions (60 % by weight). The optimal amount of HA was determined in the deflocculation curve (viscosity x deflocculant concentration), so that the addition of 0.016 % HA (at pH 11) was sufficient to obtain low and suitable viscosity for the rheological studies. In the flow and viscosity curves, the suspension deflocculated with HA showed a pseudoplastic and slightly thixotropic behavior. The rheological behavior at constant shear was considered suitable for low shear rates and the properties of the slurry at rest showed an excellent colloidal stability. In general, the behavior of the HA on deflocculation was similar to the commercial deflocculant sodium polyacrylate, used in the present study in order to compare the obtained data. Both deflocculants presented effective reduction and stabilization of the suspension viscosity. The results suggest that the slurry is suitable for processing by slip casting method with characteristics similar to industrially processed slurries. After sintering at 1600 °C, the cast piece showed no visible defects, and the technological characterization showed that the dispersion and stabilization of the suspension promoted a homogeneous microstructure with high densification (98.7 % of theoretical value).