A injeção de carvão pulverizado (pulverized coal injection - PCI) é uma técnica largamente utilizada nos altos-fornos pelas siderúrgicas brasileiras, seguindo uma tendência mundial, que busca reduzir o consumo específico de coque por tonelada de gusa e, em consequência, do custo do ferro gusa produzido. A combustão do carvão pulverizado ocorre sob pressões médias (de até 4 atm), temperaturas de chama elevadas (em torno de 2 000 °C), altas taxas de aquecimento (104 a 105 °C/s), tempo de residência muito curtos (inferiores a 40 ms), e é seguida pela gaseificação na presença de CO2. Como não existem métodos padronizados para a avaliação das características de combustão dos carvões para sua utilização em PCI, utilizam-se geralmente equipamentos de injeção de carvão em escalas laboratorial e de bancada, além plantas-piloto com este propósito. O objetivo principal deste trabalho é apresentar as etapas do desenvolvimento de um equipamento em escala de bancada realizado no Laboratório de Siderurgia da Escola de Engenharia da UFRGS (LASID-UFRGS), desde o projeto conceitual até a fase pré-operacional, e os resultados iniciais obtidos, para estudar as características de combustão dos carvões em condições bastante similares às que ocorrem nos altos-fornos. Os testes iniciais incluem a avaliação da combustão de um carvão brasileiro objetivando seu uso potencial em PCI, em substituição parcial de carvões importados para este fim. Optou-se por um projeto moderno, altamente automatizado, que inclui aquisição rápida de dados, com escala e conceito operacional adequados para estudos acadêmicos, de configuração vertical e que possibilitasse a operação no modo de injeção de uma amostra de carvão em pulso único, bem como uma adequação futura ao modo de injeção contínua de carvão. Algumas características relevantes do equipamento são a medição e aquisição ultrarrápida de dados termodinâmicos de pressão e temperatura em diversos pontos do sistema, permitindo o registro dos fenômenos transientes que ocorrem durante a combustão, a possibilidade de programação e controle de tempos, pressões e temperaturas para testes de combustão e de pirólise através de rotinas especialmente desenvolvidas para isto, bem como a coleta representativa dos produtos sólidos e gasosos resultantes da combustão para posterior análise. É ainda possível a filmagem da xvi combustão em modo ultrarrápido, permitindo correlacionar as imagens aos dados termodinâmicos registrados durante a combustão ao longo de um segundo, em intervalos de poucos milissegundos. Os resultados iniciais obtidos na fase pré-operacional demonstram o bom funcionamento do sistema, permitindo distinguir claramente a influência da variação de parâmetros operacionais como tipo de carvão, massa e de amostra injetada, pressão e temperatura de operação e composição dos gases oxidantes. / Pulverized coal injection (PCI) is a technique used in blast furnaces (BFs) by Brazilian steel industry, following a worldwide trend, to reduce coke consumption by ton of hot metal produced, and therefore reducing the overall cost. Burning of pulverized coal injected into tuyeres of BFs takes place under medium pressure (up to 4 atm), high flame temperatures (around 2 000 °C), very fast heating rates (104–105 °C/s) and very short residence times, less than 40 ms, followed by gasification in presence of CO2. Since there are no standard tests for evaluation of coal combustibility at PCI conditions, lab and bench scale coal injection rigs and pilot plants are usually employed for this purpose. This work shows the development steps of a bench-scale rig, built at the Iron and Steelmaking Laboratory of the School of Engineering - Universidade Federal do Rio Grande do Sul (LASID-UFRGS), from the conceptual design to the pre-operational step, as well as the initial results. This equipment permits to study the combustion characteristics of coals in conditions very close to those occurring in blast furnaces. Initial tests include the combustion evaluation of a Brazilian coal, aiming its potential usage for PCI, in partial substitution of imported coals for this purpose. The rig has a modern design and is highly automated. Its scale and operational concept is fitted for academic studies. It has a vertical configuration, to be operated with injection of a coal sample in a single pulse mode and is capable to be adjusted afterwards to continuous coal injection mode. Some relevant characteristics of the injection rig are: (1) the very fast measurement and acquisition of thermodynamic data of pressure and temperature in several points of the system, allowing the capture of transient phenomena occurring along the combustion process; (2) the possibility of programming and controlling time intervals, pressures and temperatures to perform combustion and pyrolysis tests, employing specially developed routines; and (3) the representative sample collection of solid and gaseous combustion products to be further analyzed. It is also possible to capture images of the combustion by a high-speed camera, allowing correlate the images, acquired during a time interval of one second, with the thermodynamic data collected in intervals of few milliseconds. xviii The good performance of the equipment was shown by the initial results obtained at the pre-operational phase. The experimental data clearly depicted the effect of operational parameters like coal type, injected sample mass, operational pressure and temperature, and oxidizing gas composition.

Neste trabalho foi estudado o desenvolvimento de um pigmento vegetal preto que possui características semelhantes aos já existentes no mercado de transformação de termoplásticos. Atualmente o pigmento preto mais utilizado nas indústrias de transformação de termoplásticos é o negro de fumo, cujo processo de obtenção gera muitos resíduos tóxicos e quando liberados na atmosfera aumenta a poluição do ar. O pigmento em estudo possui a estrutura química formada por 97% de carbono proveniente da moagem e micronização do carvão vegetal. Os objetivos do presente trabalho foram estudar a obtenção do pigmento preto de origem do carvão vegetal, estudar o desempenho deste pigmento comparando-o com o negro de fumo usado atualmente nas indústrias, incorporação do pigmento obtido em polietileno de baixa densidade (PEBD), caracterização do produto obtido e estudo da influência da radiação ionizante no PEBD mais pigmento preto. Como matérias prima foram utilizadas o carvão vegetal (pigmento preto) e o polietileno de baixa densidade (PEBD). Posteriormente, o pigmento preto obtido foi incorporado ao PEBD pelo processo de injeção e caracterizado em relação a sua estabilidade durante processamento, dispersão, migração e cobertura pigmentar. Também foram realizados testes mecânicos com as amostras não irradiadas e as irradiadas em doses de radiação de 100, 200, 300 e 400kGy. O pigmento foi obtido por meio da moagem do carvão vegetal, sua obtenção é menos nociva ao meio ambiente, visto que o mesmo não é um subproduto do petróleo como o negro de fumo e sim um derivado da madeira que é um produto renovável. É importante salientar que é possível canalizar o descarte de maneira inadequada da madeira para uma linha produtiva, produzindo assim o carvão o qual é matéria prima para este pigmento e assim ser inserido em cadeia produtiva. Apesar da aplicação em matriz polimérica ter sido maior que a do negro de fumo 1,4%, o mesmo é de fácil obtenção, proveniente de uma fonte renovável, sendo de baixo custo além de apresentar propriedades colorimétricas compatíveis e próximas às do negro de fumo. Em relação à incorporação do pigmento na matriz polimérica durante o processo de injeção, o mesmo foi de fácil incorporação distribuindo-se de maneira homogênea. Em relação às amostras irradiadas pode-se dizer que houve ganhos na maioria das propriedades estudadas. Dependendo do tipo de artefato a ser fabricado e de quais propriedades são mais importantes, pode-se irradiá-lo em dose mais adequada. / In this work was studied the development of charcoal black pigment which has characteristics similar with those already used in the market of thermoplastics processing. Nowadays, the black pigment most used is the carbon black which generates many toxic residues that when released into the atmosphere increases air pollution. This pigment has 756t aims of this research were to study the obtainment of charcoal black pigment; the performance of this pigment by comparing it with the carbon black; the incorporating the pigment obtained in low density polyethylene (LDPE) and the characterization of the product and the influence of the ionizing radiation on. At first the black pigment obtained was incorporated into LDPE and characterized in relation at their stability during injection, dispersion, migration and color coverage. Mechanical tests were also realized with non irradiated and irradiated samples at irradiation doses of 100, 200, 300 and 400kGy. It was easy the incorporation of the pigment into the polymeric matrix during the injection process. The obtainment charcoal black pigment is less harmful to the environment, since it is not an oil product as carbon black but by incomplete combustion of wood. Thus it will be produced charcoal for the production of the pigment to be inserted in the industrial chain. Despite using 1.4% of this pigment, it is easy to obtain, from a renewable source, and low cost besides presenting colorimetric properties compatible with the carbon black. Regarding the irradiated samples can be said that there was an increase in the majority of properties studied. Depending on the intended use of the polymer can irradiate it in the most appropriate dose which had improvement in their properties.

O processo de adsorção vem sendo utilizado como uma técnica eficaz para a remoção de íons metálicos em efluentes. Neste trabalho são apresentados os estudos para avaliar da capacidade de adsorção de cobalto em caulinita, um adsorvente de baixo custo, visando à remoção deste íon de soluções aquosas. Foi analisada a área superficial específica (S) em 25 amostras de materiais preparadas de diferentes modos: caulinita, bentonita e carvão ativado e, misturas de caulinita-bentonita e caulinita-carvão ativado. Estas misturas foram preparadas pela adição de 10, 20, 30, 40 e 50% de carvão ativado ou bentonita à caulinita. As amostras de caulinita-carvão ativado e caulinita in natura foram calcinadas a 600 e 1000 °C por 4 horas. Foi escolhida para os testes de adsorção a mistura de caulinita com 10% de carvão ativado por apresentar a melhor relação custo benefício em relação à S. Os parâmetros de adsorção investigados nesta mistura foram: tempo de contato, pH, concentração inicial de soluto, competição iônica e força iônica. Verificou-se que o tempo de contato e o pH otimizados para o propósito do trabalho foram 30 min e pH 6. Nestas condições a eficiência de remoção do íon cobalto da solução foi superior a 80%. Verificou-se que a presença de íons Cr e Zn, bem como o aumento da força iônica diminuem a capacidade de adsorção do Co na mistura adsorvente. As isotermas de Langmuir e Freundlich apresentaram R2 iguais a 0,906 e 0,597, respectivamente. Os parâmetros determinados nestas isotermas indicaram um processo espontâneo, ou seja, energeticamente favorável, para a adsorção do Co nas condições e que foram realizadas este trabalho. / The adsorption process has been used as an efficient technique for the removal of metallic ions in industrial effluent. In this work, it is presented the studies to evaluate the adsorption capacity of cobalt in kaolinite, a low cost adsorbent, aiming at the removal of this ion from aqueous solutions. The specific surface area (S) was analyzed in 25 samples prepared in different ways: kaolinite, bentonite and activated carbon and, mixtures of kaolinite-bentonite and kaolinite-activated carbon. These mixtures were prepared by adding to kaolinite 10, 20, 30, 40 or 50% of activated charcoal or bentonite. Samples of kaolinite-activated charcoal mixture and raw kaolinite were also calcined at 600 and 1000 °C for 4 hours. The adsorption parameters investigated for these adsorbents were: contact time, pH, solute initial concentration, ionic competition and ionic strength. It was found that the optimized contact time and pH, for the purpose of this work, were 30 min and pH 6. Under these conditions the cobalt ion removal efficiency was greater than 80%. It was verified that the presence of Cr and Zn ions, as well as the increase in ionic strength caused a decrease in the adsorption capacity of Co in the adsorbent mixture. The Langmuir and Freundlich isotherms presented R2 equal to 0.906 and 0.597, respectively. The parameters determined by these isotherms indicated a spontaneous process, i.e., energetically favorable, for the adsorption of Co under the conditions that this work was carried out.

No presente estudo, a capacidade da zeólita sintetizada a partir de cinzas de carvão na remoção do corante remazol vermelho RB de solução aquosa foi investigada por meio de processo descontínuo. O equilíbrio foi alcançado após 360 min de tempo de contato. A velocidade de adsorção seguiu o modelo cinético de pseudo-segunda-ordem. Os dados de equilíbrio obtidos se ajustaram à isoterma de adsorção de Langmuir apresentando capacidade de adsorção máxima de 1,20 mg g-1. A eficiência de adsorção estava entre 75 a 91 % no tempo de equilíbrio. Visando obter as melhores condições de remoção do corante, verificou-se a influência dos seguintes parâmetros: concentração inicial do corante, pH da solução aquosa, dose do adsorvente e temperatura. Os parâmetros termodinâmicos foram avaliados indicando que o processo de adsorção do remazol vermelho sobre a zeólita é de natureza espontânea. Experimentos adicionando-se NaCl e Na2SO4 foram realizados com o objetivo de simular as reais condições dos efluentes de banhos de tingimento e avaliar a influência destes compostos quimicos no fenômeno de adsorção. Os dados de equilíbrio de adsorção do remazol vermelho sobre a zeólita foram alcançados em um tempo menor na presença de concentrações crescentes dos sais em solução e houve um aumento na capacidade de adsorção. A eficiência do estudo como tratamento foi avaliada quanto à toxicidade aguda utilizando o microcrustáceo Daphnia similis. / In this study, the capacity of zeolite synthesized from coal ash in the removal of Remazol Red dye aqueous solution was investigated by batch mode operation. The equilibrium was attained after 360 min of contact time. The adsorption rate followed the kinetic model of pseudo-second-order. The equilibrium data obtained fitted to Langmuir adsorption isotherm showing the adsorption capacity of up to 1.20mg g-1. The efficiency of adsorption was between 75 to 91% in the equilibrium time. In order to obtain the best conditions for removal of this dye, the influence of the following parameters was: initial concentration of the dye, pH of the aqueous solution, dose of adsorbent and temperature. The thermodynamic parameters were evaluated showing that the adsorption of Remazol red on the zeolite is of a spontaneous nature. Experiments by adding NaCl and Na2SO4 were carried out to simulate the real conditions of the effluents from the dyeing bath and to evaluate the influence of these chemical compounds in the phenomenon of adsorption. The equilibrium data of adsorption of Remazol red on the zeolite was achieved in a shorter time in the presence of increasing concentrations of salts in solution and an increase in adsorption capacity. The efficiency of the study was evaluated as a treatment for acute toxicity using Daphnia similis microcrustacean.

O uso de carvão mineral como fonte energética tem como consequência a geração de cinzas volantes, que é atualmente um dos resíduos mais gerados no Brasil. A primeira fase deste estudo consistiu em aplicar diferentes cinzas volantes de carvão provenientes de usinas termelétricas brasileiras na síntese de material zeolítico usando tratamento hidrotérmico clássico bem como caracterizar físico-quimicamente os produtos e as matérias primas. O conteúdo dos principais compostos formadores de estruturas de zeólitas, SiO2 e Al2O3, correspondeu acima de 70% para todas as amostras de cinzas. As cinzas apresentaram composição mineralógica similar com a presença de quartzo, mulita, hematita e magnetita. O tipo de zeólita formado por tratamento hidrotérmico variou em geral com a composição química das cinzas precursoras. Zeólitas NaP1 foram possíveis de serem sintetizadas somente usando-se matérias primas com baixo teor de ferro e cálcio. A zeólita X, por sua vez, foi obtida a partir de amostras com elevados teores de alumínio. Os valores de capacidade de troca catiônica (CTC) das zeólitas foram maiores do que os valores encontrados para as cinzas devido à elevada área específica e menor relação SiO2/Al2O3. Na segunda fase do estudo, zeólitas A e X com grau de pureza entre 88 e 100%, respectivamente, foram sintetizadas pelo método de duas etapas com fusão prévia utilizando-se dois tipos de cinzas de carvão brasileiras com diferentes composições químicas e sem tratamento prévio. Não foram utilizadas sementes ou agentes direcionadores de estrutura durante a síntese. Um roteiro geral para a síntese de zeólitas A e X com elevado grau de pureza foi elaborado baseando-se nos estudos relatados na segunda fase deste estudo. Verificou-se por meio dos estudos de composição mineralógica e morfologia que o método de duas etapas com fusão prévia das cinzas é responsável pela síntese de materiais mais puros e uniformes quando comparados aos materiais sintetizados pelo tratamento hidrotérmico clássico. Os valores da relação Si/Al molar calculados para todas as zeólitas com elevado grau de pureza foram próximos aos valores teóricos presentes em literatura e seus valores de CTC representaram um aumento de 1,9 a 3,0 vezes com relação às zeólitas sintetizadas pelo tratamento hidrotérmico clássico. Um estudo da possibilidade de reaproveitamento da solução remanescente de síntese hidrotérmica clássica foi realizado. Os materiais zeolíticos resultantes apresentaram misturas de fases de zeólitas A, X e Sodalita. O projeto de uma planta em escala piloto para a produção de material zeolítico usando cinzas de carvão como matéria prima contendo a descrição do processo e a lista de equipamentos e materiais básicos é também apresentado na tese. Este projeto poderá servir de base para as usinas termelétricas a carvão que desejam agregar valor às cinzas volantes produzidas em grande escala. / The use of coal as an energetic source has as a consequence the fly ash generation, which is currently one of the wastes generated in greater quantities in Brazil. The first step of this study was to apply different coal fly ashes from Brazilian thermal power plants for the synthesis of zeolitic materials using a classic hydrothermal treatment as well as to characterize the physical and chemical properties of the products and the raw materials. The contents of the main compounds which are responsible for the zeolitic structure formation, SiO2 and Al2O3, corresponded above 70 wt.% for all fly ash samples. The ashes presented a similar mineralogical composition with the presence of quartz, mullite, hematite and magnetite. The kind of zeolite formed by the hydrothermal treatment varied depending on the chemical composition of fly ash. NaP1 zeolite was formed only using fly ashes samples with low content of iron and calcium. X zeolites was synthesized using fly ashes with high content of aluminium. Cation exchange capacity (CEC) values for the zeolitic materials were higher than those of fly ash due to their higher specific surface area and lower SiO2/Al2O3 ratio. In the second stage of this study, A and X zeolites with a purity between 88 and 100%, respectively, were synthesized using the two-step method with a fusion step using two kinds of Brazilian coal ashes with different chemical compositions and without pre-treatment. No seeds or structure-directing agents were used in the synthesis. A general route for the synthesis of A and X zeolites with high purity was developed based on the studies reported in the second stage of this study. It has been found through mineralogical composition and morphology studies that the two-step method with a fusion step of the ash is responsible for the synthesis of more pure and uniform materials when compared to materials synthesized by conventional hydrothermal treatment. The Si/Al molar ratios values calculated for all high purity zeolites were close to the theoretical values found in the literature and their CEC values were 1.9 - 3.0 times higher than those of the zeolites synthesized by classic hydrothermal treatment. A study of the reuse of the residue solution in classic hydrothermal synthesis was also performed. The resulting zeolitic materials presented mixtures of A, X and Sodalite zeolites phases. The project design of a pilot-scale plant for the zeolitic material production using coal ash as a raw material containing the description of the process and the list of equipment and basic materials needed is also presented in the thesis. This project can provide a reference for coal-fired power plants which wish to add value to their fly ashes in large scale production.

A contaminação do solo tem sido motivo de preocupação ambiental e de saúde pública, uma vez que o homem depende do seu uso para sobreviver. O resíduo de cinza de carvão, gerado da queima de carvão em usina termoelétrica, é uma das fontes contaminadoras do solo quando disposto de forma inadequada. Os elementos tóxicos da cinza de carvão, quando depositada sobre o solo e exposta à chuva, podem ser lixiviados da cinza para o solo. No solo estes elementos podem ser sorvidos, transportados para a água subterrânea e superficial ou absorvido pelas plantas, o que pode contaminar estas matrizes ambientais. O objetivo do estudo foi avaliar a mobilidade de As, Cd, Mo, Pb e Zn em colunas de Latossolo argiloso com cinza de carvão sobreposta ao solo e avaliar se a retenção destes elementos provoca a contaminação do solo. As colunas foram percoladas com uma solução ácida com pH 4,5 para simular água de chuva, por períodos de 168 e 336 dias. As amostras de cinza de carvão, solo e percolado das colunas foram analisadas quanto à concentração dos elementos e as características físicas, químicas e mineralógicas. O Pb não foi lixiviado da cinza de carvão, portanto, o solo e percolado do solo não foram contaminados por este elemento. Os elementos As, Cd, Mo e Zn foram lixiviados da cinza de carvão e não foram detectados no percolado das colunas, indicando que estes elementos ficaram retidos no solo. A concentração do Mo no solo não foi detectada acima do limite de quantificação do método. A concentração dos elementos foi comparada com os valores orientadores para solos estabelecidos pela CETESB. A maior parte do Zn detectado no solo foi proveniente do próprio solo utilizado no preparo da coluna e a concentração deste elemento no solo foi abaixo do valor de referência (60 mg kg-1). A concentração do Cd no solo foi acima do valor de referência (<0,5 mg kg-1) e abaixo do valor de intervenção (3 mg kg-1). A concentração do As no solo foi acima do valor de intervenção (35 mg kg-1), sendo o único elemento crítico do ponto de vista ambiental. / Soil contamination has been an environmental and public health concern, once the man depends on its use to survive. Coal fly ash generated by coal burning in power plants is one source of soil contamination when it inadequately disposed. Toxic elements from coal fly ash, deposited on soil and exposed to rain, can be leached into the soil. In the soil these elements can be sorbed, transported to groundwater and surface water or even absorbed by plants, which can contaminate these environmental matrices. The aim of study was to evaluate the mobility of As, Cd, Mo, Pb and Zn in clayey oxisol columns with coal fly ash on top soil, and also evaluate if these elements retention leads to soil contamination. The columns were percolated by acidic solution, pH 4.5, to simulate rain water, in periods of 168 and 336 days. The elements concentration and physical, chemical and mineralogical characteristics were determined in coal fly ash, soil and column leachate samples. Lead was not leached from coal fly ash, therefore the soil and the column leachate were not contaminated by this element. The elements As, Cd, Mo and Zn were leached from coal fly ash and were not detected in leachate of soil, that means these elements were retained in soil. The Mo concentration was below the quantification limit of method. The As, Cd and Zn concentrations were compared with the CETESB guideline values established for soil. The majority of Zn detected in the soil came from the original soil used in the column preparation and this element concentration in soil was below the reference value (60 mg kg-1). Cadmium concentration in soil was above the reference value (<0.5 mg kg-1) and it was below the intervention value (3 mg kg-1). Arsenic in soil was above the intervention value (35 mg kg-1), so that was the most critical element by the environmental point of view.

A modificação do tamanho dos poros de um material carbonoso adsorvente por infiltração química assistida à plasma de metano foi objeto deste trabalho. O processo consiste na deposição de carbono pirolítico dentro dos poros de uma amostra de carvão ativado comercial. O reator de plasma é constituído por tubo de quartzo cilíndrico com forno coaxial de 40 cm de comprimento e opera com descarga de corrente alternada. Os experimentos foram realizados com os seguintes parâmetros: pressão 133,3 Pa, fluxo de gás de 20 e 60 sccm, temperatura da parede de 720C e tempo de processamento de 3, 6, 12, 18, 24 e 30 horas. A área de superfície específica foi determinada para meso e microporos usando método de BET pela adsorção de N2 à 77K e adsorção de CO2 à 298K respectivamente. A análise dos resultados mostra um aumento da área de microporos e uma consecutiva diminuição da área de mesoporos. Este efeito pode ser observado também pela microscopia eletrônica de varredura que mostra uma diminuição nos poros detectáveis. Uma região de saturação era esperada na curva da variação na área de microporos, porém o que observou efetivamente foi um aumento neste parâmetro de maneira cada vez mais acentuada para maiores tempos de deposição. Este fato foi explicado como sendo devido à formação de carbono desordenado contendo microporos estruturais na superfície do substrato, como confirmado pela difração de Raio-X.

Nesta tese investiga-se a sorção de \'SO IND.2\' por um calcário dolomítico brasileiro em duas diferentes configurações experimentais: um analisador termogravimétrico e um combustor de carvão em leito fluidizado atmosférico borbulhante. Os experimentos termogravimétricos foram realizados em condições tão próximas quanto possível àquelas observadas no processo de combustão em leito fluidizado. Coeficientes intrínsecos de taxa de reação, efetividades e conversões foram determinados através de termogravimetria em atmosfera contendo 65% de ar sintético, 15% de \'CO IND.2\' e 20% de \'SO IND.2\', para quatro diferentes granulometrias do calcário dolomítico (385, 545, 725 e 775 µm) em quatro diferentes temperaturas de processo (800, 830, 860 e 890 graus Celsius). Os coeficientes intrínsecos de taxa de reação, na condição de máxima taxa de reação, resultaram entre 3,86 x \'10 POT.-3\' e 7,07 x \'10 POT.-3\' m/s. As efetividades médias para 200 segundos de reação resultaram entre 0,37 e 0,49/s. As conversões após 600 segundos de sulfatação resultaram entre 0,40 e 0,49 kmol(\'SO IND.2\')/kmol(\'CA\'+\'MG\') . Nos experimentos em combustor de leito fluidizado obteveram-se coeficientes globais de taxa de reação, conversões e eficiência de sorção de \'SO IND.2\'. Considerou-se um calcário dolomítico em cinco diferentes granulometrias médias (385, 545, 718, 725 e 775 µm) e um carvão mineral brasileiro (CE4500) com granulometria média de 385 µm. Aplicaram-se temperaturas entre 798,2 e 886,6 graus Celsius, U/Umf entre 5,6 e 10,8 m/s, e relações molares (\'CA\'+\'MG\')/S na alimentação entre 3,7 e 11,9 kmol(\'CA\'+\'MG\')/kmol(s). O coeficiente global de taxa de reação resultou entre 0,009 e 0,072 m/s, a conversão resultou entre 0,020 e 0,064 kmol(\'SO IND.2\')/kmol(\'CA\'+\'MG\'), e a eficiência de sorção de \'SO IND.2\' resultou entre 46,4 e 83,9%. Os coeficientes globais de taxa de sulfatação obtidos em leito fluidizado foram comparados com os coeficientes intrínsecos de taxa de reação obtidos via termogravimetria. Concluiu-se que condições termogravimétricas mais realistas são necessárias para que a composição de coeficientes de taxa de reação intrínsecos e globais permita análises de controle de reação em reatores de leito fluidizado. / This thesis investigates the sorption of \'SO IND.2\' by a brazilian dolomite in two different experimental setups: a thermogravimetric analyzer and an atmospheric bubbling fluidized bed coal combustor. The thermogravimetric experiments were carried out in conditions as close as possible to those observed in the fluidized bed combustion process. Intrinsic coefficient of reaction rate, effectiveness and conversion were determined through thermogravimetry in synthetic atmosphere containing 65% of air 15% of \'CO IND.2\' and 20% of \'SO IND.2\' for four different dolomite particle sizes (385, 545, 725 and 775 µm) and four different temperatures (800, 830, 860 and 890 Celsius degrees). The results of the intrinsic reaction rate coefficient in the maximum reaction rate conditions were between 3.86 x \'10 POT.-3\' and 7.07 x \'10 POT.-3\' m/s, while the resuls of the average effectiveness for 200 seconds of reaction were between 0.37 and 0.49/s. The values of conversion after 600 seconds of sulfation were between 0.40 and 0.49 kmol(\'SO IND.2\')/kmol(\'CA\'+\'MG\') . Global reaction rate coefficient, conversion and \'SO IND.2\' sorption efficiency were obtained from the fluidized bed combustor experiments for five different dolomite particulate sizes (average diameters of 385, 545, 718, 725 and 775 µm) and a brazilian coal (CE4500) with particle size of 383 \'mü\'m. Temperatures between 798.2 and 886.6 Celsius degrees, U/Umf between 5.6 and 10.8 m/s, and (\'CA\'+\'MG\')/S molar feeding ratios between 3.7 and 11.9 kmol(\'CA\'+\'MG\')/kmol(s) were applied. The results of the global reaction rate coefficient were between 0.009 and 0.072 m/s, the ones of the conversion were between 0.020 and 0.064 kmol(\'SO IND.2\')/kmol(\'CA\'+\'MG\'), and those of the \'SO IND.2\' sorption efficiency were between 46.4 and 83.9%. The global sulfation rate coefficients obtained in fluidized bed were compared to the intrinsic reaction rate coefficients obtained through thermogravimetry. It was concluded that more realistic thermogravimetric conditions are required so that the composition of intrinsic and global reaction rate coefficients can allow for the analyses of reaction rate control in fluidized bed reactors.

A madeira é considerada como estratégica como produto base para inúmeros setores e segmentos da economia mundial e nacional, para a produção de móveis, pisos, construção, celulose, papel e outros produtos e, ainda, no setor energético, para a produção de álcool, e, em especial no Brasil, para o carvão vegetal, em siderúrgicas. O carvão da madeira de florestas plantadas de eucaliptos traz um maior benefício ao país, pela redução da pressão da exploração da madeira das florestas nativas. A transformação da madeira em carvão ocorre através de tratamento térmico, compreendendo diversas fases de aquecimento, com consequente alteração da madeira, como a perda de água, contração, degradação e ruptura da parede celular dos seus elementos anatômicos. Neste aspecto, são incipientes os estudos das alterações da anatomia da madeira dos eucaliptos resultantes do processo de carbonização e sua aplicação na melhoria da estrutura e da qualidade do carvão. Pelo exposto, o presente trabalho tem como objetivo estudar as alterações da estrutura anatômica, densidade aparente e variação dimensional da madeira e do carvão de árvores de 19 clones/espécies/híbridos de Eucalyptus e Corymbia, de plantações da Aperam Bioenergia Jequitinhonha, da região do Vale do Jequitinhonha/MG. Após a análise anatômica macroscópica e de densitometria de raios X, assim como as medições dimensionais de todos as amostras, a madeira das árvores de Eucalyptus e Corymbia foi submetida ao tratamento térmico de carbonização (450ºC) e, na sequência, aplicados métodos de análise da anatomia microscópica, de densitometria de raios X e de avaliação da contração/redução dimensional. Os resultados das análises anatômicas mostraram que os vasos do lenho próximos da medula e da casca são de menor diâmetro-maior frequência e maior diâmetro-menor frequência, respectivamente, com os clones de maior densidade com menor dimensão-maior frequência dos vasos. A análise microscópica comparada da madeira e do carvão mostrou a alteração dos vasos de formato circular a ovalado-oblongo, redução do diâmetro tangencial e aumento da frequência. Da mesma forma, os resultados indicaram que a densidade aparente da madeira é, de modo geral, 50% maior do que a do carvão. Os clones de madeira e de carvão de maior densidade aparente foram os de C. citriodora e o de C. toreliana x C. citriodora; os de menor densidade aparente foram os de E. urophylla x (E. camaldulensis x E. grandis) e de E. urophylla. Verificou-se, ainda, que a redução/contração da madeira na carbonização foi maior nos sentidos tangencial (26,06%) e radial (15,94%) e nos clones de maior densidade aparente. / Wood is considered as a strategic base product for numerous industries and sectors of the world and national economy, for the furniture production, flooring, construction, pulp, paper and other products, and also in the energy sector for the production of alcohol, and especially in Brazil, to produce charcoal for the steel manufacture. The charcoal from planted forests of eucalyptus brings a greater benefit to the country, by reducing the pressure of the logging of native forests. The transformation of wood charcoal occurs through heat treatment comprising various stages of heating, with consequent alteration of the wood, such as water loss, shrinkage, and degradation of the cell wall rupture of their anatomical elements. In this aspect, are incipient the studies of the wood anatomy changes of eucalypts resulting from the carbonization process and its application in improving the structure and quality of the charcoal. For these reasons, the present work aims to study the changes of anatomical structure, apparent density and dimensional change of the wood and the charcoal from trees of 19 clones/species/hybrids of Eucalyptus and Corymbia plantations from Aperam Bioenergy Jequitinhonha, coming from the region Jequitinhonha Valley/MG. After the anatomical analysis macroscopic and X-ray densitometry, as well the dimensional measurements of all the samples, the wood of Eucalyptus and Corymbia trees was subjected to the heat treatment of carbonization (450° C) and, subsequently, applied methods for the analysis of microscopic anatomy, X-ray densitometry and evaluation of contraction/dimensional reduction. The analysis results showed that the anatomical vessels near the spinal wood and bark are in smaller diameter, higher - frequency and larger-diameter lower frequency, respectively, and clones with higher density has higher frequency and smaller vessels. Microscopic analysis compared the wood and charcoal showed the change in vessels circular shape oblong-oval, reducing the diameter and increasing shear rate. Likewise, the results indicated that the apparent density of the wood is generally 50% greater than that of charcoal. The clones with the highest density were C. citriodora and C. toreliana x C. citriodora, the lower density were E. urophylla x (E. grandis x camaldulensis) and E. urophylla. It was also found that the reduction/shrinkage of the wood after carbonization was greater in the tangential directions (26.06 %) and radial (15.94 %) and in the clones of higher apparent density.

A contaminação do solo tem sido motivo de preocupação ambiental e de saúde pública, uma vez que o homem depende do seu uso para sobreviver. O resíduo de cinza de carvão, gerado da queima de carvão em usina termoelétrica, é uma das fontes contaminadoras do solo quando disposto de forma inadequada. Os elementos tóxicos da cinza de carvão, quando depositada sobre o solo e exposta à chuva, podem ser lixiviados da cinza para o solo. No solo estes elementos podem ser sorvidos, transportados para a água subterrânea e superficial ou absorvido pelas plantas, o que pode contaminar estas matrizes ambientais. O objetivo do estudo foi avaliar a mobilidade de As, Cd, Mo, Pb e Zn em colunas de Latossolo argiloso com cinza de carvão sobreposta ao solo e avaliar se a retenção destes elementos provoca a contaminação do solo. As colunas foram percoladas com uma solução ácida com pH 4,5 para simular água de chuva, por períodos de 168 e 336 dias. As amostras de cinza de carvão, solo e percolado das colunas foram analisadas quanto à concentração dos elementos e as características físicas, químicas e mineralógicas. O Pb não foi lixiviado da cinza de carvão, portanto, o solo e percolado do solo não foram contaminados por este elemento. Os elementos As, Cd, Mo e Zn foram lixiviados da cinza de carvão e não foram detectados no percolado das colunas, indicando que estes elementos ficaram retidos no solo. A concentração do Mo no solo não foi detectada acima do limite de quantificação do método. A concentração dos elementos foi comparada com os valores orientadores para solos estabelecidos pela CETESB. A maior parte do Zn detectado no solo foi proveniente do próprio solo utilizado no preparo da coluna e a concentração deste elemento no solo foi abaixo do valor de referência (60 mg kg-1). A concentração do Cd no solo foi acima do valor de referência (<0,5 mg kg-1) e abaixo do valor de intervenção (3 mg kg-1). A concentração do As no solo foi acima do valor de intervenção (35 mg kg-1), sendo o único elemento crítico do ponto de vista ambiental. / Soil contamination has been an environmental and public health concern, once the man depends on its use to survive. Coal fly ash generated by coal burning in power plants is one source of soil contamination when it inadequately disposed. Toxic elements from coal fly ash, deposited on soil and exposed to rain, can be leached into the soil. In the soil these elements can be sorbed, transported to groundwater and surface water or even absorbed by plants, which can contaminate these environmental matrices. The aim of study was to evaluate the mobility of As, Cd, Mo, Pb and Zn in clayey oxisol columns with coal fly ash on top soil, and also evaluate if these elements retention leads to soil contamination. The columns were percolated by acidic solution, pH 4.5, to simulate rain water, in periods of 168 and 336 days. The elements concentration and physical, chemical and mineralogical characteristics were determined in coal fly ash, soil and column leachate samples. Lead was not leached from coal fly ash, therefore the soil and the column leachate were not contaminated by this element. The elements As, Cd, Mo and Zn were leached from coal fly ash and were not detected in leachate of soil, that means these elements were retained in soil. The Mo concentration was below the quantification limit of method. The As, Cd and Zn concentrations were compared with the CETESB guideline values established for soil. The majority of Zn detected in the soil came from the original soil used in the column preparation and this element concentration in soil was below the reference value (60 mg kg-1). Cadmium concentration in soil was above the reference value (<0.5 mg kg-1) and it was below the intervention value (3 mg kg-1). Arsenic in soil was above the intervention value (35 mg kg-1), so that was the most critical element by the environmental point of view.