Made available in DSpace on 2018-08-01T21:59:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_3722_.pdf: 7095384 bytes, checksum: 1b4d2a1ec32f4178c6c5dca5e3d3d113 (MD5) Previous issue date: 2009-09-25 / Este trabalho é dedicado à síntese e caracterização de nanopartículas de óxidos de ferro dispersas na estrutura porosa de um carvão ativado, originando nanocompósitos com propriedades magnéticas. As amostras foram preparadas a partir da mistura do organometálico pentacarbonil ferro com o carvão ativado, em diferentes proporções e sob as atmosferas ambiente e de argônio. As técnicas experimentais utilizadas para a caracterização foram: espectroscopia Mössbauer, difração de raios-X convencional e com luz síncrotron , espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X, microscopia eletrônica de varredura, análise textural por adsorção de nitrogênio, medidas de propriedades magnéticas, análise elementar e termogravimetria. Os resultados mostraram que os teores de ferro nas amostras como preparadas atingiram valores de até 33 % em massa, aproximadamente. As nanopartículas foram identificadas como óxidos de ferro dispersos de forma homogênea no carvão ativado, com tamanho médio de cristalito na faixa 4-6nm e apresentando comportamento superparamagnético em temperatura ambiente. As amostras preparadas sob atmosfera ambiente apresentaram predominantemente as fases hematita e magnetita e nas amostras preparadas sob atmosfera de argônio foi encontrada apenas a magnetita. A área superficial específica e o volume total de poros do carvão ativado foram reduzidos em torno de 40 e 50%, respectivamente, com a formação das nanopartículas. A execução de tratamentos térmicos em atmosfera inerte levou ao crescimento do tamanho médio de cristalito; para temperaturas a partir de 400 oC, aproximadamente, teve início o processo de redução do estado de oxidação do ferro, até temperaturas em torno de 700 oC. Nas amostras tratadas em 900 oC foi observada a predominância de ferro metálico, além da formação de carbetos de ferro. Na análise de difração de raios-X in situ durante o aquecimento das amostras, foi observada a formação da wustita como um composto intermediário antes da formação do ferro metálico. Os valores dos coeficientes de expansão térmica para os óxidos de ferro nanocristalinos foram consideravelmente maiores do que os esperados para as fases cristalinas massivas, um efeito associado à elevada fração de átomos de superfície nas nanopartículas. Os resultados deste trabalho mostraram que os métodos empregados de síntese e posterior tratamento térmico possibilitam a obtenção de nanopartículas magnéticas contendo ferro dispersas na matriz do carvão ativado; a natureza e o tamanho médio dessas partículas dependem das condições experimentais envolvidas, tais como atmosfera de síntese, temperatura e tempo de tratamento térmico.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:05:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2579_1.pdf: 2091774 bytes, checksum: 88b36479266bda1cdd197a02fe133508 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O Gás Natural (GN), submetido ao armazenamento adsortivo, pode ser estocado a pressões mais baixas, com menores custos de armazenamento e de transporte. Para o armazenamento adsortivo, carvões ativados foram formulados e preparados a partir de diferentes reagentes. Sob denominações CAQ1 e CAQ2, com áreas superficiais próximas a 1,5x106 m²/kg, os materiais apresentaram características com estruturas de microporos, tendo respectivamente volumes porosos de 4,7x10-4 m³/kg e 5,2x10-4 m³/kg. Isotermas experimentais (0,5 MPa 4,0 MPa; 298,15 K 313,15 K) permitiram as quantificações dos parâmetros intrínsecos, decorrentes das aplicações dos modelos de Sips e Dubinin-Astakhov. Foram estimadas ordens de grandeza da capacidade adsortiva máxima, do coeficiente de afinidade, do parâmetro de heterogeneidade, da constante de Henry e do calor de adsorção, tendo sido determinadas suas dependências com a temperatura. Volumes armazenados por compressão com adição da adsorção se situaram em níveis superiores, em cerca de 300%, relativamente ao sistema comprimido. Avaliações experimentais de carga do gás armazenado mostraram maiores efeitos térmicos associados a maiores pressões de carga, devido às maiores quantidades adsorvidas nessas condições. Considerando a predominância das resistências difusivas nos carvões porosos durante os processos de carga e descarga do gás, foi realizado um estudo da influência da distribuição de poros sobre o coeficiente de difusão efetivo. A partir de balanços de massa e de energia, e impondo-se certas restrições ao se admitir, por exemplo, que o calor de adsorção durante a carga é sempre constante, foram estabelecidos dois sistemas de equações diferenciais com condições iniciais, capazes de descreverem, a variação temporal da pressão e da temperatura durante os processos de carga e de descarga. Para se solucionar os sistemas, certos parâmetros constituintes das equações, a exemplo do fator de amortecimento da vazão, foram determinados a partir de ensaios experimentais. Desta modelagem semi-empírica se pode inferir que o coeficiente de difusão efetivo estava associado aos processos de adsorção e de difusão do gás na estrutura porosa dos carvões ativados

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:07:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7966_1.pdf: 1672673 bytes, checksum: 42ec09719119eb723e3459cec7f2f790 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2004 / A tecnologia de Gás Natural Adsorvido (GNA) vem despontando desde a última década como uma promissora alternativa na estocagem de gás natural, oferecendo inúmeras vantagens com relação ao GNC (Gás Natural Comprimido) e o GNL (Gás Natural Liquefeito). Baseada na adsorção de gás natural em materiais porosos a pressões relativamente baixas ou moderadas, leva a benefícios como: uma boa flexibilidade no projeto, configuração e arranjo do tanque de armazenamento, maior segurança e uma redução nos custos com relação ao GNC e GNL. Neste trabalho foram avaliados os efeitos cinéticos e de equilíbrio da adsorção do gás metano em carvões ativados nacionais produzidos pelo laboratório de Carvão Ativado da UFPB a partir do endocarpo do coco da baía, tendo sido usada uma amostra comercial, denominada Mesh 10x35US, como referência. As operações do processo adsortivo, para obtenção dos dados cinéticos e de equilíbrio, foram conduzidas em um sistema barométrico. Os ensaios de adsorção foram realizados a temperatura ambiente 29 ± 10 C e pressões iniciais de 0,69 MPa, 1,38 MPa, 2,76 MPa, 4,14 MPa; 5,52 MPa; 6,89 MPa; 8,27 MPa. A amostra comercial Mesh 10x35US apresentou maior capacidade de adsorção, por unidade de massa, com 0,0642 g/g, seguida pela amostra CAQ 91R com 0,0423 g/g sob pressão de 4 MPa e 301K; sob pressão de 8 MPa, estas amostras conduziram a 0,1003 g/g e 0,0856 g/g, respectivamente. A amostra EDK ¾ 750 apresentou maior capacidade volumétrica de adsorção (QV/Vads) e capacidade de armazenamento de gás (QV/V), com 74,76 V/V e 116,24 V/V, respectivamente, sob 8 MPa; na pressão de referência (4 MPa) os resultados foram QV/Vads = 36,38 V/V e QV/V = 57,14 V/V. O calor de adsorção, a energia de ativação de adsorção e o fator de freqüência da constante cinética de adsorção, estimados pelo modelo cinético proposto, foram 13496,6 J/mol, 9969,0 J/mol e 8,5x10-9 m3/mol.s, respectivamente. Esses valores são típicos de uma adsorção física

O carvão mineral brasileiro corresponde a cerca de 2% da matriz energética do país. Suas reservas são estimadas em 32 bilhões de toneladas. As principais reservas estão localizadas nos estados do Paraná, de Santa Catarina e do Rio Grande do Sul. Uma das características deste carvão é a elevada concentração de pirita, FeS2, no material lavrado. Por este motivo são necessários processos de beneficiamento que descartam cerca de 60-70% do material minerado. Portanto, um dos principais problemas enfrentados pelo setor é justamente a geração de grandes quantidades de rejeito piritoso que são descartadas diariamente nos pátios industriais. Este material, que permace a céu aberto, em contato com a água da chuva, oxigênio atmosférico e bactérias, que vivem em ambientes ácidos, gera a drenagem ácida de minas (DAM). Este efluente possui elevada concentração de íons de metais dissolvidos e sulfato que contaminam as bacias hidrográficas da região prejudicando o meio ambiente e a população. Medidas fiscalizatórias e jurídicas têm sido tomadas com o objetivo de obrigar uma solução para o problema, mas a sua dimensão é um grande desafio. Este fato leva as empresas a buscarem alternativas tecnológicas diversas para amenizar a questão. Portanto, com o objetivo de contribuir com alternativas para este problema, a presente tese de doutorado realiza o estudo da aplicação do processo bio-hidrometalúrgico para a oxidação de pirita dos rejeitos oriundos da mineração de carvão gerando produtos com valor agregado. O processo utiliza bactérias acidofílicas que têm a capacidade de metabolizar os compostos de ferro e transformar em produtos de interesse. A metodologia do trabalho consistiu, inicialmente, na caracterização do rejeito de carvão, da fonte de inóculo de bactérias e da água de circulação do sistema. O processo foi conduzido nos níveis bancada, piloto e uma prévia instalação industrial. Estudos em nível de bancada determinaram os parâmetros de operação da planta em escala piloto. As colunas empregadas em bancada foram montadas com 1 kg de rejeito de carvão disposto na forma de leito empacotado, nas seguintes condições: (a) rejeito-controle, (b) rejeito com micronutrientes sintéticos e inóculo bacteriano, (c) rejeito com micronutriente ureia e inóculo bacteriano. A unidade de biolixiviação, montada em escala piloto, continha 200kg de rejeito de carvão e foi operada na condição controle e ideal. Os principais parâmetros observados no processo foram o pH, potencial de oxi-redução, ferro total, Fe3+, Fe2+, metais, cor, sulfatos e número mais provável de bactérias acidofílicas. Os resultados da caracterização do rejeito de carvão mostraram que os elementos majoritários na composição foram o ferro e o enxofre, dispostos na forma de pirita. A avaliação por mais de um teste microbiológico comprovou a presença da bactéria A. ferrooxidans no processo. Os ensaios realizados em colunas mostraram que o uso de nutriente sintético e ureia apresentam resultados semelhantes para a extração de ferro. A utilização de água natural e EDR4, águas de circulação, também apresentaram resultados semelhantes, porém houve uma leve vantagem para a utilização da EDR4. A planta piloto operada na condição controle e ideal mostrou que com a presença de bactérias aumentou a extração de ferro, aumentou o potencial redox e a maior parte do ferro extraído em solução estava na forma de Fe3+. No caso da planta controle, onde o número de bactérias era baixo, houve menor extração de ferro, baixos valores de potencial redox e a maior parte dos íons, neste caso, estavam na forma de Fe2+. Portanto, houve formação de dois produtos o sulfato férrico e ferroso pelo controle da presença da bactéria A. ferrooxidans no sistema. Após nove semanas de biolixiviação, com a presença de 108 bactérias A. ferrooxidans em 100mL, foi gerado o concentrado férrico que filtrado e evaporado atingiu a concentração desejável de ferro para a comercialização como coagulante de água e efluentes que é cerca de 120 g.L-1. O produto mostrou-se eficaz no tratamento de água do Rio Guandu, atendendo aos parâmetros exigidos pela Portaria Brasileira 2.914/2011 do Ministério da Saúde. Foram criadas, ao final do trabalho, duas marcas de produtos para o sulfato férrico produzido: o Sulfaclean e o Biohyextract. Se processados mensalmente 3.200t de rejeito de carvão seria possível abastecer com água tratada uma cidade com porte de 200.000 habitantes. A implantação deste processo é de baixo custo uma vez que a matéria-prima é o rejeito e a transformação do sistema é realizada por bactérias. Porém, um dos desafios ainda é a velocidade do processo, que ainda é lenta, embora as bactérias aumentem a velocidade em 4 vezes. / The Brazilian coal accounts for about 2% of the country's energy. Its reserves are estimated at 32 billion tons. The main reserves are located in the states of Parana, Santa Catarina and Rio Grande do Sul. One of the characteristics of this coal is the high concentration of pyrite (FeS2). For this reason, the beneficiation processes imply on discarting about 60-70% of the mined material. Therefore, one of the main problems of the sector is precisely the generation of large amounts of pyritic tailings which are discarded in industrial yards. This material in contact with rainwater, oxygen and bacteria, that lives in acidic environments, generates acid mine drainage (AMD). This effluent has high concentration of metal ions and dissolved sulphate that contaminate the environment. Legal measures have been taken to solve the problem. This leads many companies to seek alternative technologies to mitigate the issue. Thus, with the aim of contributing to this problem, this thesis conducts a study of the application of bio-hydrometallurgical processes in order to oxidize pyrite tailings originated from coal mining and to generate add-valued products. The process uses acidophilic bacterias that have the ability to metabolize iron compounds and to transform it into products of interest. The methodology of the study consisted initially in the characterization of the coal tailing, of the bacteria used in the process and of the circulating water system. The process was conducted in levels, laboratory, pilot plant and a previous industrial plant. Level countertop studies determined operational parameters of the plant on a pilot scale. The columns used in countertops were fulfilled by 1 kg of waste which were disposed in the form of coal packed bed. The experiment was developed under the following conditions: (a) Reject control, (b) reject with synthetic micronutrients and bacterial inoculum, (c) reject with micronutrient urea and bacterial inoculum. The bioleaching unit, mounted on a pilot scale, contained 200kg of coal waste and operated under the control condition and the ideal condition. The main parameters process were observed in pH, redox potential, total iron, Fe3+, Fe2+, metals, color, sulfates, and most likely number of acidophilic bacteria. The results of the characterization of coal waste showed that the majority of the elements in the composition are iron and sulfur, arranged in the form of pyrite. The rating for more than a microbiological test showed the presence of the bacterium A. ferrooxidans in the process. Tests performed on columns showed that the use of a synthetic nutrient and urea have similar results for the extraction of iron, although the use of synthetic nutrient presents a slight advantage. The use of natural water and EDR4, water circulation, also showed similar results, although there was a slight advantage to the use of EDR4. The pilot plant operated at ideal control condition and it showed that the presence of bacteria increased the extraction of iron, as well as the redox potential and most of the iron in solution in the form of Fe3+. In the particular case of the plant control, where the number of bacteria was low, there was a lower iron extraction, a lower redox potential values and the majority of ions in this case was in the form of Fe2+. Therefore, the formation of two products (ferric sulfate and ferrous sulfate) is controlled by A. ferrooxidans bacteria in the system. After nine weeks of bioleaching in the presence of 108 A. ferrooxidans bacteria: 100ml, it was generated a ferric filtered which was evaporated and concentrate. After that, this ferric filtered has reached the desired iron concentration (about 120g.L-1 ) in order to be commercialized as a coagulant in water treatment. The product was effective in the treatment of water from Guandu River, given the parameters required by the Brazilian Ministry of Health’s Decree 2,914/2011. In the end of the work, it was created two brands of products for the produced ferric sulfate: the Sulfaclean and Biohyextract. If 3.200t of coal waste were processed each month, it would be possible to supply a 200,000 inhabitant city with treated water. The implementation of this process has low cost because the raw material is coal tailing and its processing system is performed by bacteria. However, one challenge is still the speed of the process, which is still slow, even though the bacteria has already increase the speed process by 4 times.

Este trabalho busca produzir cermet (Cinza-Fe) pela tecnologia do pó utilizando cinza leve produzida com a queima do carvão mineral em termoelétrica para uma possível utilização e aplicação na usinagem. Esse estudo tem como objetivo específico caracterizar e analisar as propriedades mecânicas e metalúrgicas das amostras obtidas a partir das misturas. Utilizouse o ferro como componente da mistura em função do baixo custo e vasta disponibilidade. Após a obtenção da cinza leve, determinou-se o tamanho da partícula da cinza leve por peneiras e cicloclassificador. Analisou-se a composição química da amostra através de espectrômetro por fluorescência de raios X. Também foi realizada a análise por MEV dos pós de cinza leve e ferro puro. Preparou-se as misturas com Ferro + 5% Cinza e Ferro + 10% de Cinza para estudo da interação entre os constituintes. Misturou-se também Cinza + 5% de Ferro e Cinza + 10% de Ferro, mas ambas misturas quebraram. Então se misturou Cinza + 20% de Ferro, que tal composição constitui o cermet produzido. Realizou-se a compactação do cermet (Cinza + 20% de Ferro) produzido em pressões de 100 a 400 MPa e para as amostras de Ferro + 5% e Ferro + 10% de cinza as pressões de compactação foram de 100 a 800 MPa. Determinou-se as densidades aparente e a verde de todas as composições e realizou-se a sinterização das mesmas amostras em temperaturas que variaram entre 1150 ºC a 1300 ºC. Foram feitas a densidade dos sinterizados e realizou-se análise de dureza, microdureza, metalografia, MEV e EDS. Após todos os ensaios, definiu-se o projeto e foi executada a fabricação da ferramenta para a usinagem com o cermet Cinza + 20% Ferro e foi realizado o ensaio de usinabilidade. Na mistura de cinza com 20% de ferro foi observado que o aumento da temperatura de sinterização diminui a densidade da mistura, mas aumenta a dureza indicando a difusão da matriz cerâmica no ferro. Os resultados mostraram que é possível a obtenção de cermets a partir da cinza leve e ainda comprovou um potencial para aplicação em materiais sinterizados de baixa densidade. / This work seeks to produce cermet (Ash-Fe) by powder technology using fly ash produced by burning mineral coal in thermoelectric for possible use and application in machining. This study has how specifically aims to characterize and analyze the mechanical and metallurgical properties of the samples obtained from the mixtures. Iron was used as component of the mixture due to the low cost and wide availability. After obtaining the gray light, was given the particle size of the light ash by sieves and cicloclassificador. In sequence, the chemical composition of the sample was performed through spectrometer for X-ray fluorescence. Also was also performed SEM analysis of light ash powder and pure iron. Mixtures were prepared with iron + 5% + Iron and Grey Iron + 10% Gray to study the interaction between the constituents. Also mixed Grey + 5% Iron and gray + 10% Iron, but broke both mixtures. So mixed Ash + 20% Iron, such composition constitute the cermet produced. Was performed the compression cermet (Ash + 20% Iron) produce dat pressures of 100 to 400 MPa and for samples iron + 5% and Iron and10% ashwasthecompactionpressureswasofthe100 to 800MPa. Was determined and the apparent density and the green of all compositions and was performed the sintering of the same samples at temperatures ranging between 1150 ºC to 1300 ºC. Was performed The density of the sintered and was made analysis of hardness, micro hardness, metallography, SEM and EDS. After all the tests, set up the project and was completed fabrication tool for machining with cermet Ash + 20% Iron and machinability testing was conducted. In the mixture of ash with 20% iron was observed that increasing the sintering temperature decreases the density of the mixture, but increases the stiffness indicating the diffusion of the ceramic matrix in iron. The results show that it is possible to obtain cermets from the fly ash and yet demonstrated a potential for application in sintered material of low density.

Orientador : Ulf Friedrich Schuchardt / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-16T06:46:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Piazza_JoseLuiz_M.pdf: 4662034 bytes, checksum: 12f0df08d57e2ec5954a7403979edaaf (MD5) Previous issue date: 1982 / Mestrado

Orientador: Carlos Alberto Luengo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-18T13:51:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rocha_JoseDilcio_M.pdf: 2118982 bytes, checksum: 04fa295275e1560d557bb53472cec98c (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: Trata-se de forma paralela a siderurgia baseada no carvão mineral e no carvão vegetal, mostrando-se suas semelhanças e diferenças. No Brasil, a produção de aço est.á dividida em 70% com coque e 30% com carvão vegetal, que pode ser considerado um coque de lenha. O coque de carvão mineral e o carvão vegetal de lenha são importantes insumos siderúrgicos. Eles agem como redutores do minério de ferro e ao mesmo tempo fornecem a energia necessária para o processo, no alto-fomo. O coque é de uso mundial ao passo que, o carvão vegetal é quase um insumo exclusivamente brasileiro, para uso siderúrgico, em larga escala. Ele pode ser produzido a partir de lenha nativa ou de reflorestamentos com eucaliptos. Do carvão mineral, além do coque, aproveita-se uma grande variedade de produtos carboquímicos, já no caso da lenha, aproveita-se apenas o carvão vegetal e perde-se em forma de fumaça mais da metade da massa de lenha enfomada. Esta diferença está nas tecnologias empregadas, mas, potencialmente, a lenha pode originar muitos outros produtos durante a sua pirólise. Como sub-produtos, os alcatrões são fonte de variedades de compostos químicos ou de energia. O alcatrão de carvão mineral ~ refinado-e seus derivados são de uso industrial, sendo o piche o principal deles. O piche é consumido pelas indústrias de alumínio e na própria siderúrgica. Nas primeiras, é empregado na forma da pasta Sbderberg, que consiste numa mistura com coque de petróleo, sendo responsável pela condução da eletricidade para fusão da alumina, nas cubas eletrolíticas. A siderurgia com fomos elétricos emprega eletrodos pré-cozidos produzidos também com. a mistura de piche e coque de petróleo e submetido a tratamentos térmicos apropriados. Apresenta-se alternativas técnicas para a transformação do carvoejamento da madeira em uma agroindústria eficiente, com aproveitamento integral da matéria-prima, aos moldes da siderurgia à coque. Também, incluem-se resultados de laboratório com alcatrão, obtido durante a carbonização da lenha. Tais experimentos visaram obter piches que pudessem servir de ligantes na fabricação de eletrodos grafiticos. Essa aplicação ilustra uma das possibilidades de aproveitamento dos sub-produtos da lenha aumentando os rendimentos na sua transformação em carvão vegetal. A parte experimental consistiu na construção do equipamento denominado destilador/polimerizador, empregado no processamento do alcatrão em piche. Foram obtidas dez amostras de piches de alcatrão de madeira, variando-se três condições de processo: temperatura final, pressão e taxa de aquecimento. Em seguida, as amostras foram caracterizadas, medindo-se suas propriedades fisico-químicas. Ainda nesse trabalho, compara-se as amostras de piche de madeira com os piches comerciais derivados de carvões minerais, obtidos durante a pirólise nas coquerias das siderúrgicas, os quais são largamente utilizados na fabricação de eletrodos / Abstract: The coal and the charcoal-based siderurgies are disussed showing their differences and similarities. The brazilian steel production is divided in 70% fTom coke and 30% fTom charcoal. The coke obtained fTom coal and the charco ai fTom firewood are important siderurgic raw.;materials. They are ironore reducing agents and the same time they are energy sources to melt the ore inside the blast furnace. The metallurgical coke is used in the whole world and the charcoal for metallurgical uses only in Brazil in large scale. The . charcoal is produced fTom native or planted forests, mainly eucalyptus trees. During coal processing is produced coke and many chemicals, but the firewood gives charcoal onty. This difference is technological, but, potentially, the firewood can generate many pyrolytic products too. Tars are chemical and etiergy sources. The coal tar is refined and their derivatives are used industrally, with the pitch like principal product. They are comsumed in the aluminum plants and in the siderurgy. In the first it is used in the Sõderberg electrodes. a eletrolitic mixture with petroleum coke,-which is electric-conducting for-alumina melting. In the siderurgy it is used to produce pre-baking electrodes for electric ovens. In this dissertation, it is presented technicalalternatives to transforrn the agroindustry based in charcoal production in an efficient industry. Suggestions are given to upgrade the raw-materials, like in the coke-based siderurgy. Laboratory experiments were made with ~ucalyptus tar, obtained during the firewood carbonization. These experiments aimed to produce binder pitches for grafitic I electrodes. this application show a possible use for firewood by-products increasing the yields in the charcoal transforrnation processes. The experimental part consisted in a bench equipment building, named "distiller/polimerizer", which was used in the process to tar fTom pitch. Ten eucalyptus pitch . samples were generated varying three process conditions: final temperature, pressure and heating rate. They were characterized and their physical-chemical properties were measured. It is presented a comparison between eucalyptus tar pitche samples and commercial coal tar pitches. These last are obtained from coal tar in the siderurgy's coke-oven during the coke production. They are largely utilized for electrode-making / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

A Colômbia é o país com as maiores reservas de carvão da América Latina, localizadas principalmente no norte do país, na região da Costa Atlântica. Nos departamentos de La Guajira, Cesar e Córdoba são encontrados 90% do carvão térmico. Nestas regiões, a mineração de carvão acontece a céu aberto, ocorrendo a liberação de material particulado com uma mistura de compostos químicos no ambiente. Esta mistura complexa está associada à indução de efeitos genotóxicos em diferentes organismos. Ainda assim, é pouca a informação da composição química e dos efeitos biológicos gerados pelo carvão da Colômbia. O objetivo deste trabalho foi caracterizar os principais compostos químicos do carvão betuminoso da mina El Cerrejón e sub-betuminoso da mina La Guacamaya, Colômbia, e avaliar seus efeitos biológicos utilizando modelos in sílico, in vitro e in vivo. A caracterização das amostras de carvão identificou os principais óxidos inorgânicos, elementos inorgânicos e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos. Alguns destes compostos podem induzir a geração de Espécies Radicais de Oxigênio (ERO), que leva a estresse oxidativo, e provoca a interrupção do ciclo celular como reação aos danos no DNA Além disso, os carvões betuminoso e sub-betuminoso da Colômbia induzem citotoxicidade, lesões primárias no DNA e instabilidade cromossômica em níveis similares, associadas ao dano oxidativo detectado in vitro. Da mesma forma, foi demostrado in vivo que a inalação subaguda de carvão sub betuminoso, produz acumulação de pó de carvão no tecido do pulmonar, resultando na indução de ERO e lesões primárias no DNA em células do sangue periférico e pulmão, além de provocar um aumento nos níveis das defesas antioxidantes e a liberação de citocinas pró-inflamatório. Em conclusão, os efeitos observados in sílico, in vitro e in vivo estão relacionados com a capacidade de alguns compostos químicos do carvão da Colômbia de induzir a geração de estresse oxidativo celular e tecidual. / Colombia has the largest coal reserves in Latin America. Mineral reserves are located mainly in the north (Caribbean region), where 90% of the thermal coal is located in the departments of La Guajira, Cesar, and Córdoba. In these regions, coal mining is open-pit, which is related to the release of particulate material into the environment with a mixture of chemical compounds. This complex mixture is associated with thegenotoxic effects in different organisms. However, the information about chemical composition and biological effects generated by coal in Colombia is scarce. Our objective was to characterize the main chemical compounds of the bituminous coal from El Cerrejón and sub-bituminous mine from La Guacamaya mine in Colombia and to evaluate the biological effects using in vitro, in vitro, and in vivo models. Characterization of the carbon samples identified the main inorganic oxides, inorganic elements, and polycyclic aromatic hydrocarbons Some of these compounds may induce the generation of ROS, which leads to oxidative stress and cause cell cycle disruption as a reaction to DNA damage. In addition, bituminous and subbituminous coals induce cytotoxicity, primary DNA damage, and chromosomal instability at similar levels associated with oxidative damage detected in vitro. Likewise, it has been shown that subacute inhalation of sub-bituminous carbon, produces accumulation of coal dust in lung tissue in vivo. This leads to the induction of ROS and, consequently, causes oxidative stress, primary lesions in the DNA in cells of the peripheral blood and lung. In addition, it causes increased levels of antioxidant defenses and markers of oxidative damage, as well as the release of proinflammatory cytokines. In conclusion, the effects observed in vitro, in vitro and in vivo are related to the ability of some chemical compounds of coal in Colombia to induce oxidative stress.

Na região sul do Brasil existe enormes reservas de carvão, bem mineral que exerce um papel fundamental na segurança energética do país. O setor carbonífero tem buscado progredir em relação ao seu comprometimento com o meio ambiente, reduzindo os impactos das atividades de lavra e beneficiamento. Entretanto, pouca atenção vem sendo dada às oportunidades existentes em relação ao aproveitamento dos rejeitos gerados. Estima-se que, na mineração de carvão em Santa Catarina, 60 a 70% do minério ROM beneficiado são descartados em módulos de rejeitos como um material sem valor comercial. O resultado é o comprometimento de áreas e a geração da drenagem ácida de minas (DAM), efluente que precisa ser tratado. Assim, a presente tese teve como objetivo avaliar técnicas e alternativas tecnológicas visando o aproveitamento integral ou parcial dos resíduos gerados na mineração de carvão. Estudos de caracterização de um típico módulo de rejeitos, bem como dos materiais que são dispostos no módulo de rejeitos, foram realizados. Avaliaram-se processos de beneficiamento gravimétrico para a separação do rejeito em três produtos: (i) uma fração contendo matéria carbonosa; (ii) uma fração de materiais inertes com baixo teor de enxofre; e (ii) um concentrado de pirita. Para a caracterização tecnológica dos materiais foram realizados ensaios de classificação de tamanho de partícula, ensaios de afunda-flutua, análise imediata, análise elementar bem como estudos petrográficos e mineralógicos. Análises ambientais também foram conduzidas, os quais seguiram os procedimentos da NBR 10.004, métodos estáticos de contabilização de ácidos e bases e testes cinéticos de predição da geração de acidez. Os resultados obtidos mostraram que, através do comprometimento das partes interessadas e de uma abordagem sistêmica e integrada do beneficiamento, é possível recuperar material energético e pirita; reduzindo ou eliminando a massa de rejeitos disposta. Também é possível minimizar os danos ambientais e os custos relacionados com a geração de DAM. A presente proposta vem ao encontro de novos conceitos na mineração, como a “produção mais limpa” e a busca de “rejeito zero”. / Coal plays a key role in the Brazil energy security and in southern Brazil there are extensive reserves of this mineral. The coal industry has been engaged in relation to its commitment to the environment by reducing the impacts on mining and processing activities. However, very little emphasis has been placed on opportunities related to use or recycling of downstream waste. It is estimated that approximately 60 to 70% of the run-of-mine (ROM) coal extracted from underground mines in the coal Basin of Santa Catarina, Brazil, is discarded as waste in dump deposits. These waste discards contain sulphide minerals, particularly pyrite, which oxidize and give rise to acid mine drainage (AMD) with the well known environmental impacts and economic costs. Thus, this thesis aimed to evaluate alternative technologies and techniques focused on a full recovery of downstream wastes generated in coal mining activities. Characterization of a typical coal dump deposit was performed. Gravimetric beneficiation was carried out for the separation of waste into three products: (i) a fraction containing carbonaceous rocks; (ii) a fraction of inert materials with low sulfur content; and (iii) a pyrite concentrate. Technological characterization was conducted in terms of particle size distribution, sink-and-float tests, proximate and ultimate analysis, petrographic and mineralogical studies. Environmental analysis were conducted by NRB 10004 (waste classification) and static and kinetic acid prediction methods. The results obtained demonstrate that by the involvement of stakeholders and by a systemic and integrated approach to processing, it is possible to recover energetic material and pyrite; reducing or eliminating dump deposits. It can also minimize environmental damage and costs associated with the generation of DAM. This approach is in line with the new concepts in mining, such as "cleaner production" and the searching for a "zero waste mining".

O objetivo deste trabalho é de avaliar o desempenho do concentrador Falcon® no beneficiamento de finos de carvão. Para tal foi usada uma amostra de carvão ROM da mina LEÃO II. Nos ensaios foi usado o concentrador Falcon® modelo L40. As variáveis operacionais estudadas foram: a aceleração da centrífuga, a granulometria da alimentação e a pressão da água de fluidização. Para todos os ensaios realizados na faixa granulométrica -0,25mm as taxas de rejeição de enxofre variaram entre 42,55% e 69,51%, e a recuperação da matéria orgânica variou entre 65,79% e 95,85%. Na faixa granulométrica de -0,5+0,25mm o valor mínimo da rejeição de enxofre total foi de 53,63% e o máximo de 75,22%. A recuperação de matéria orgânica variou entre 57,77% e 90,86%. Já a rejeição de cinzas mostra as taxas mais baixas para a faixa granulométrica-0,25mm, que varia entre 11,78% a 46,87%, comparada à faixa granulométrica de -0,5+0,25mm que apresenta valores entre 29,98% e 60,42%. Em geral o processo mostrou-se mais eficiente quando operado com valores baixos de aceleração (78G), e pressão de água relativamente baixa (entre 4 e 8Psi). / This study aims to evaluate the performance of the Falcon® concentrator in beneficiation of fine coal. A sample from LEAO II ROM and a L40 Falcon® concentrator was used for all tests. Operating variables studied were: G forces, the feed particle size and the water backpressure. For the tests performed with samples of -0.25mm particle size, sulfur rejection rates ranged from 42.55% to 69.51%, and the coal recovery ranged from 65.79% to 95.85%. In the -0.5+0.25mm size fraction the minimum value of total sulfur rejection was 53.63% and a maximum of 75.22%. The recovery of organic matter ranged from 57.77% to 90.86%. The ash rejection shows the lowest rates for the -0.25mm particle size, ranging from 11.78% to 46.87%, compared to -0.5+0.25mm size fraction which has values between 29.98 % and 60.42%. In general the process was more efficient when operated at low values of G-Force (78G), and low water pressure (4 and 8Psi).