Neste trabalho é discutido o impacto causado pelos parâmetros de processo com comportamento estocástico em um modelo de otimização, aplicado ao planejamento mineiro. Com base em um estudo de caso real, construiu-se um modelo matemático representando o processo produtivo associado à mineração, beneficiamento e comercialização de carvão mineral. Este modelo foi otimizado com a técnica de programação linear, sendo a solução ótima perturbada pelo comportamento estocástico de um dos principais parâmetros envolvidos no processo produtivo. A análise dos resultados permitiu avaliar o risco associado à decisão ótima, sendo com isto proposta uma metodologia para avaliação do risco operacional. / This work analyses the impact caused by stochastic process parameters on a mine planning optimization model. One real case was taken to construct a mathematical model representing the coal production process. This model was optimized using the linear program concepts where the best solution was disturbed by stochastic behavior of main parameters involved in the production process. The results analysis has allowed the evaluation of risks associated with the best solution. Finally, is proposed a methodology to evaluate the operation risk.

A mineração de carvão em lavra a céu aberto provoca a mistura dos materiais sobrejacentes ao carvão e que são, posteriormente, utilizados no preenchimento das cavas mineradas. O processo de construção dos solos e a mistura podem ocasionar problemas ambientais pelas alterações quimicas e fisicas provocadas nos solos construidos. A fimde comparar solos construidos de diferentes idades, caracterizou-se a coluna geológica. o ~Io natural originale solos construidos de 2 anos e de 24 anos da mina de carvão Boa Vista, no Municípiode Minas do Leão, RS. A descrição morfológicado perfil do solo e as análises quimicas e fisicas demonstram que os solos construidos apresentam sérias limitações físicas, impedindo o desenvolvimento normal da vegetação. Ademais. diferenças quimicas entre os perfis de diferentes idades originam-se principalmente da utilização de materiais geológicos e processos de construção distintos, do que pelos processos pedogenéticos. Quanto à evolução temporal dos solos construidos, observou-se que está fortemente caracterizada pela intemperização acido-sulfatada, intensificando-se na sub-área mais antiga. O potencial de acidificação e o potencial de neutralização determínados na coluna geológica indicam a existência de camadas com alto potencial gerador de Drenagem Ácida de Minas, recomendando-se o cuidado na deposição final destas camadas. Os resultados deste estudo indicam que as propriedades químicas e fisicas determinadas nos solos construidos servem como indicadores para o monitoramentode áreas construídas,visando a prevenção de danos ambientais. / Open pit coal mining causes the mixture of the materiais used in the filling of the abandoned mine diggings. Such mixture can cause environmental problems because of the chemical and physical alterations in constructed soils. In order to compare constructed soils of different ages, it was made a characterization of the geologic column, of the natural soil, and of constructed soils 2 and 24 years old in the Boa Vista coal mine, located in Minas do Leão, RS, Brazil. Morphological description and physical and chemical analyses indicate that the constructed soils present serious physical limitations, reducing the normal development of vegetation. Additionally, differences in chemical properties between soil profiles of the two constructed soils derived from the use of different geologic materiais and processes of construction than by the pedogenetic processes. The evolution of constructed soils is strongly influenced by the acid-sulfate weathering that is more intense in the oldest sub-area. acidification potential and neutralization potential determined in the geologic column indicate the existence of layers with high potential of generation of acid mine drainage, which have to have special management when deposited or disposed. The results of this study indicate that some chemical and physical properties of constructed soils may be used as indicators in monitoring constructed areas, aiming the prevention of environmental damages.

Testes foram realizados em um reator de leito fluidizado em escala piloto, o qual foi utilizado para o estudo do comportamento da dessulfuração dos gases de combustão, por meio da adição de calcário no leito, utilizando um carvão de baixo teor de enxofre, na temperatura de 850ºC. O carvão é proveniente da jazida de Candiota-RS e os calcários são de Pantano Grande-RS (dolomito) e de Candiota-RS (calcário magnesiano), sendo eles representativos da matéria-prima da região sul do Brasil. Foram analisadas as influências da razão molar Ca/S, da composição química (dolomito: 28,63% CaO, 20,13% MgO; magnesiano 50,13% CaO, 2,03% MgO) e da granulometria (diâmetro de partícula médio de 0,467mm e outro de 0,3164mm) dos calcários. Estes testes foram comparados com outros só com carvão (onde não se adicionava o calcário), calculando-se, assim, o grau de dessulfuração decorrente da adição de calcário. Foram observadas as seguintes reduções nas emissões de SO2: para o calcário magnesiano, com uma razão molar Ca/S de 3,93, obteve-se uma redução máxima de 71,51%, enquanto que para o dolomito, 66,88% com razão de 2,57. Na análise da granulometria, para o mesmo calcário, no caso o dolomito, tem-se: granulometria mais fina, 60% e mais grosseira, 30% para razão de 2,4. Na composição química, em mesma faixa granulométrica, tem-se: calcário magnesiano 70% e dolomito 50%, para razão molar Ca/S de 3,7. / Tests were carried out in a fluidized bed reactor, pilot-scale. The desulfurization behavior of the combustion gases was studied, making use of coal with low content of sulfur, through the addition of limestone in the bed, at 850ºC. The coal is from Candiota-RS mine and the limestones are from Pantano Grande-RS (dolomite) and Candiota-RS (magnesian limestone). They are representative of the raw material from the south of Brazil. The molar ratio Ca/S was studied, remarking the influence of limestone chemical composition (dolomite: 28.63% CaO, 20.13% MgO; magnesian limestone: 50.13% CaO, 2.03% MgO) and limestone particle size range (mean particle diameter 0.467mm and 0.3164mm). These tests were compared with others using only coal so that the desulfurization efficiency was calculated. For the magnesian limestone, using the molar ratio Ca/S 3.93, the maximum sulfur retention 71.51% was obtained and, using the dolomite, for Ca/S = 2.57, was obtained 66.88%. In the particle size analysis, the fine limestone reached 60% and the coarse, 30% for the same molar ratio Ca/S 2.4. In the chemical composition analysis, similar particle size range, the magnesian limestone got 70% and dolomite 50%, for the same 3.7.

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

A ampla utilização do calcário na captura do SO2 emitido durante a queima do carvão na geração de energia, fez com que esse material tenha sido objeto de muitas pesquisas nos últimos anos. Entretanto, novos estudos são requeridos a fim de caracterizá-lo como meio dessulfurante sob as condições de combustão e/ou oxicombustão, além de questões antigas ainda não elucidadas. No presente trabalho foram estudados os parâmetros físico-químicos que afetam a calcinação e a dessulfuração para calcários de diferentes composições químicas (dolomito calcítico, calcítico e dolomítico), realizando-se a caracterização técnica e microestrutural desses materiais. Realizou-se inicialmente uma caracterização físico-química, textural e microestrutural dos sorventes in natura em diferentes granulometrias: conforme recebidos, e separados em uma faixa granulométrica, como o passante em peneira de malha ABNT 250 e retido em malha 325. Após, estudou-se a influência das temperaturas de calcinação de 750-1000°C e da dessulfuração em 850°C, com a queima em forno elétrico. Também foi realizada a calcinação em TG/DTA em atmosfera de O2, e em diferentes concentrações de CO2 (12 e 80%) até 1200ºC. A microestrutura foi visualizada em microscópio eletrônico de varredura (MEVEDS). A partir deste trabalho, concluiu-se que os calcários dolomíticos calcinam de maneira semelhante, com predomínio de fraturas de partículas, confirmada pela decrepitação em TG e em diferentes temperaturas em forno. O calcário calcítico apresenta grande porosidade quando calcinado. Partículas de granulometria aproximada apresentam características reativas similares e formam uma camada de sulfato porosa. De uma forma geral, o aumento da concentração de CO2 durante a calcinação em TG/DTA muda a microestrutura da partícula, e além de fraturas há um grande desenvolvimento de porosidade, resultando em grande área específica. Notadamente, o aumento da concentração de CO2 altera as temperaturas de início e término da calcinação. Isto pode levar a uma reavaliação das temperaturas de utilização dos calcários em leitos fluidizados. No entanto, as diferenças microestruturais durante oxicombustão parecem ser menores para os diferentes calcários do que as observadas para calcinados em ar. / Due to the extensive use of limestone in the capture of SO2 emitted during the burning of coal in power generation, this material has been the subject of much research in recent years. However, further studies are required in order to characterize it as a desulfurizing agent, including combustion and/or oxycombustion conditions. In this work was studied physical and chemical parameters that affect the calcination and sulfation for three different limestone in composition, performing the technical and microstrutural characterization of these materials. At the beginning physicochemical, textural and microstructural characterization was conducted in two different particle sizes: as received and the retained between ABNT 250 mesh and 325 mesh. The temperature of calcination was varied from 750°C to 1000°C and the desulfurization was performed at 850°C. The calcination was performed at TGA/DTA equipment under an atmosphere of O2 and different concentrations of CO2 (12 and 80%). The microstructure was visualized in a scanning electron microscope (SEM-EDS). From this work is possible to conclude that after the calcinations processes all the dolomitic limestone were similar with the predominance of particle fracture. The calcitic limestone after calcinated was found with a large amount of porosity. Similar particles sizes shown same reactive characteristics forming a thin sulphate layer around the particles. As the amount of CO2 was increased the porosity was increased faciliting the fracture of the particles and increasing the specific surface area. Notably, the concentration of CO2 changes the start and finish temperatures of calcination. This can lead to a revaluation of the temperatures of lime utilization in fluidized beds. However, during oxycombustion microstructural differences are smaller than the limestone calcinated in air.

A técnica de PCI (Pulverized Coal Injection), já consolidada mundialmente, destaca-se como alternativa tecnológica para uma produção mais limpa de ferro via alto-forno. A injeção de carvão pulverizado pelas ventaneiras do alto-forno promove a formação de gases termoredutores para o processo, permitindo a substituição parcial do coque. A prática de seleção dos carvões para PCI geralmente se restringe a avaliação da matéria carbonosa. No entanto, quando se almeja obter elevadas taxas de injeção, é também de grande relevância o conhecimento da matéria mineral contida no carvão. A perda de permeabilidade na região inferior do alto-forno em altas taxas de PCI, muitas vezes pode estar relacionada às cinzas remanescentes da combustão do carvão. Esse estudo teve o propósito de avaliar o comportamento das cinzas de carvões em altas temperaturas relacionando com sua composição química e mineralógica.Quatro carvões para uso em PCI foram selecionados e tiveram, inicialmente, suas composições mineralógicas analisadas via DRX. Posteriormente, estes carvões foram submetidos à combustão para obtenção das cinzas que foram submetidas às seguintes análises: química (FRX), mineralógica (DRX), teste de fusibilidade, ensaio de viscosidade e aquecimento a altas temperaturas. As amostras apresentaram composições químicas e mineralógicas distintas que conseqüentemente refletiram no comportamento das cinzas em altas temperaturas. A análise dos resultados permitiu identificar principalmente que: as amostras ricas em alumínio apresentam elevadas temperaturas de fusibilidade, as fases minerais ilita e quartzo tendem a baixar a temperatura de amolecimento das cinzas, os elevados teores de quartzo dificultam a fluidez do material e elementos minoritários como Ca, S, Mg, K e Na influem positivamente no escoamento das cinzas do carvão. As cinzas do carvão 2 apresentaram o melhor desempenho quando se busca otimizar as condições referentes a técnica de PCI, visto que estas se mostraram fluidas em baixas temperaturas e com os menores valores de viscosidade frente às demais amostras. / The PCI (Pulverized Coal Injection) tecnique, already consolidated worldwide, stands out as a technological alternative for a cleaner production of iron through the blast furnace. The pulverized coal injection through the blast furnace tuyeres promotes the formation of thermoreductive gases to the process, allowing the partial substitution of coke. The selection practice of coals for PCI is generally restricted to the evaluation of the carbonaceous matter. However, when one searches to obtain high rates of injection, the knowledge of mineral matter contained in coal is also very relevant. The decrease of the permeability in the low region of the blast furnace in high rates of PCI, can usually be related to the remaining ashes of coal combustion. This work intended to evaluate the behavior of the coal ashes in high temperatures relating it to its chemical and mineralogical composition. Four kinds of coal for use in PCI were selected and had, initially, its mineralogical compositions analyed by XRD. After this, these coals were subjected to combustion to obtain the ashes that were subjected to the fllowing analysis: chemical (XRF), mineralogical (XRD), fusibility (heating microscopy) and viscosity (rotational viscometer). The samples showed distinct chemical and mineralogical compositions, that consequently reflected in the fusibility and viscosity behavior of the ashes. The analysis of the results made it possible to identify that: the samples with high levels of aluminium showed high temperatures of fusibility, the illite and quartz mineral phases tend to decrease the softening temperature of the ashes, the high levels of quartz decrease the fluidity of the ashes and minor elements such as Ca, S, Mg, K and Na influence positively in the fluidity of coal ashes. The ashes of coal 2 presented the best performance when one seeks to optimize the conditions regarding the PCI technique, given that these turned out to be fluid in low temperatures and with with the lowest viscosity values among the samples analysed.

o processo de avaliação de um depósito mineral é compreendido de duas grandes etapas: a coleta e análise de amostras que fornecerão informações importantes que servirão de base para as estimativas e a estimativa propriamente dita, onde serão aplicados métodos matemáticos aos dados obtidos pela amostragem. Ambas as etapas apresentam diversos problemas e empecilhos. Em relação à amostragem, o método usualmente aplicado é a perfuração rotativa com recuperação de testemunhos. Este método possui um custo bastante elevado, podendo um furo de poucos metros custar centenas de dólares e levar dias para ser feito. Outro problema associado com este método é a probabilidade de não se ter uma elevada recuperação do material, isto é, perda de material durante a execução da perfuração. Já na etapa de análise do material recuperado, uma das dificuldades mais freqüentes é a impossibilidade de se avaliar a flutuabilidade do valor estimado, ou seja, geralmente se estima um valor de atributo para a amostra e se considera esse valor único e real para ela, porém, sabe-se que, com análise em laboratório, é impossível se estimar o valor exato do atributo de uma amostra e, portanto, deve-se realizar uma série de análises e efetuar o calculo da média e desvio padrão do valor do atributo da amostra, porém, muitas vezes não se tem material físico (amostras) disponível para um grande número de análises. Quanto à avaliação do depósito, o principal problema está relacionado á impossibilidade de se considerar essa flutuabilidade do valor do atributo das amostras no momento da estimativa. A grande maioria dos métodos de estimativa usada para avaliação de depósitos carece de mecanismos que permitam a incorporação da incerteza do valor do atributo. Portanto, os objetivos desse trabalho foram: (i) encontrar uma maneira de aprimorar a coleta de informações de um depósito mineral e em contrapartida facilitar a estimativa da flutuabilidade do valor dos atributos das amostras e (ii) encontrar um método de avaliação de depósitos que permita a incorporação dessa incerteza do valor das amostras. Para solucionar os problemas apresentados pela amostragem, esta dissertação apresenta a perfilagem geofísica como uma ferramenta versátil e de fácil manuseio em campo, que permite a obtenção de um grande número de informações de caráter indireto e por meio de ferramentas matemáticas ainda permite o cálculo da flutuação do valor do atributo. Em relação à avaliação de depósitos, será utilizada a krigagem dos indicadores, método de estimativa não linear que permite a incorporação da incerteza dos valores dos atributos de uma maneira rápida no momento do cálculo das áreas de interesse. Descobriu-se que a aplicação da perfilagem geofísica foi bastante eficiente e prática contanto que a equipe responsável tenha o conhecimento das ferramentas utilizadas e como é a interação entre a ferramenta e o meio geológico. A eficácia do método geoestatístico foi comprovada através da comparação do resultado da krigagem dos indicadores que incorporou dados secundários provenientes da perfilagem geofísica com o resultado de uma estimativa usualmente feita em avaliação de depósitos baseada somente em dados primários (sondagem com recuperação de testemunhos). / The process of evaluation of a mineral deposit is constituted of two great stages: the collection and analysis of samples that will supply important information, which it will be the base for the evaluation and the estimating of the deposit where they will be applied mathematical methods on the data obtained from the sampling. 80th stages present several problems and difficulties. In relation to the sampling, the method usually applied it is the rotary drilling with ore recovering. This method is expensive, a hole of few meters will probably cost hundreds of dollars and take days to be done. Another problem associated with this method is the probability of not having a high recovery of the material, that is, materialloss during the execution of the drilling. About the analysis of the recovered material, one of the most frequent difficulties is the impossibility of evaluating the floatability of the estimated value, in other words, is usually estimated an attribute value for the sample and it is considered unique and real value for it, however, it is known that, with laboratory analysis, it is impossible to obtain the exact value of the attribute of a sample and, therefore, it should be done a series of analyses to calculate the average and standard deviation of the value of the attribute of the sample, however, most of times a great quantity of physical material (samples) are not available for a great number of analyses. For the evaluation of the deposit, the main problem is related to the impossibility of considering that floatability of the value of the attribute of the samples in the moment of the estimate. The great majority of the estimate methods used for evaluation of deposits lacks of mechanisms that allow the incorporation of the uncertainty of the value ofthe attribute. Therefore, the objectives of this research project are: to find a way to optimize the collection of information of a mineral deposit and in consequence to facilitate the estimate of the floatability of the value of the attributes of the samples and to find a method of evaluation of deposits that allow the incorporation of that uncertainty of the value of the samples. To solve the problems presented by the sampling, this dissertation presents the borehole logging as a versatile tool and of easy to handle in the field, which allows to obtain a great number of information with indirect features and it allows the calculation of the floatability of the value of the attribute through mathematical tools. In relation to the evaIuation of the deposits it will be use the indicator kriging. A non-linear method that allows the incorporation of the uncertainty of the values of the attributes in a fast way in the moment of the calculation of the areas of interest. It was discovered that the application of the borehole logging with indirect methods was quite efficient and practice as long as the responsible team has the knowledge of the use of the tools and about the interaction between the logging results and the geologicaI formations. The effectiveness of the geostatistic method was proven through the comparison of the result of the indicator kriging executed with secondary obtained with borehole logging with the result of an estimate done usuaIly in evaluation of deposits based only in primary data (survey ore recovery).

Dois estudos envolvendo o processo de decomposição foliar de espécies pioneiras e os organismos da macrofauna de solo foram realizados em ecossistemas degradados pela deposição de cinzas e extração do carvão no Rio Grande do Sul, Brasil. Os estudos resultaram em três artigos científicos. O primeiro estudo (1° artigo) acessou a decomposição foliar e a colonização da macrofauna nos folhiços do capim-bermuda (Cynodon dactylon- Poaceae), da mamona (Ricinus communis- Euphorbiaceae), e da aroeira-vermelha (Schinus terebinthifolius- Anacardiaceae), plantas participantes da sucessão natural inicial, em áreas de deposição de cinzas leves e cinzas grossas/escória na mata ciliar do Rio Jacuí, em São Jerônimo. O segundo artigo - originário deste primeiro estudo-tratou exclusivamente sobre os padões de colonização de espécies de tatuzinhos de solo (Isopoda), grupo de animais detritívoros com alta abundância no local, no folhiço das mesmas três plantas. Ainda, compararam-se as suas abundâncias e algumas características reprodutivas entre os dois depósitos de cinzas. O segundo estudo (terceiro artigo) testou uma técnica de manejo para acelerar o processo da decomposição foliar de Pinus elliottii (Pinaceae) e enriquecer a fauna de macroartrópodes de solo em uma floresta monodominate de pinus sobre solo minerado e reconstruído topograficamente no município de Minas do Leão. Todos os estudos foram realizados empregando-se a técnica de bolsas-de-folhiço, que consistiu em bolsa de nylon de 30 X 20 cm e malha de 0.2 X 1.0 cm. A decomposição foi medida calculando-se a perda de massa foliar seca nas datas amostrais (6, 35, 70 e 140 dias após a exposição das folhas - 1° e 2° artigo ; 3 e 6 meses - 3° artigo ). Foram realizadas análises de macronutrientes do material foliar remanescente. A macrofauna (indivíduos > 2 mm) foi retirada manualmente das bolsas-de-folhiço em laboratório, ou com extrator de Berlese-Tüllgren modificado (3° artigo), separada em ordens e morfoespeciada. Foi constatado que a mamona apresentou decomposição foliar mais rápida (k= 20.7) e maior densidade de indivíduos da macrofauna no seu folhiço, mas, no entanto, apresentou menor riqueza de espécies do que as outras plantas pioneiras. Os folhiços do capim-bermuda e da aroeira-vermelha foram similares com relação à decomposição e a diversidade da macrofauna. As espécies de tatuzinhos colonizaram igualmente as três espécies de plantas ao longo do tempo. Apesar da decomposição foliar não ter sido influenciada, a ocorrência de Atlantoscia floridana (Isopoda), a abundância e fecundidade de fêmeas de Benthana taeniata (Isopoda), e a composição total de espécies da macrofauna foram afetadas pelos diferentes depósitos de cinzas de carvão. Como esperado, a adição de folhas de plantas nativas sobre o solo homogêneo da floresta monodominante de pinus em solo minerado modificou a composição química do folhiço de pinus e aumentou a diversidade dos macroartrópodes de solo, demonstrado ser uma estratégia potencial ao manejo e à restauração ecológica. Estes estudos têm como metas contribur ao entendimento sobre a ecologia (processos ecológicos e interação organismos - folhiço) de áreas degradadas pela deposição de cinzas e áreas de extração e processamento do carvão no sul do Brasil. / Two studies concerning the leaf decomposition of pioneer plant species and the soil macrofauna organisms were performed in ecosystems degraded by the deposition of ashes and coal extraction in Rio Grande do Sul, Brazil. These studies resulted in three scientific articles. The first study (primary article) accessed the decomposition and the macrofauna colonization among leaves of bermuda-grass (Cynodon dactylon - Poaceae), the castor oil plant (Ricinus communis - Euphorbiaceae), and the Brazilian peppertree (Schinus terebinthifolius - Anacardiaceae); all are plants that participate in the initial natural succession in areas of deposition of fly ashes and boiler slag in Rio Jacuí's ciliar forest, located in São Jerônimo. The second article (derived from the primary study) exclusively analyzes the colonization patterns of woodlice species (Isopoda), a detritivorous group with high abundance at the site, among the leaf-litter of the same three plants. Their abundances and some reproductive characteristics were compared between the two deposits of ashes. The second study (tertiary article) tested a technique of management to motivate the leaf decomposition of Pinus elliottii (Pinaceae), and to enrich the soil macroarthropod fauna in a pinus monospecific forest with spontaneous establishment on a mined and rebuilt soil located in Minas do Leão. All of these studies were accomplished using the litter bags technique, which consists of a 30 X 20 cm nylon bag and a 0.2 X 1.0 cm mesh. The decomposition was measured by calculating the leaf-litter mass loss through multiple sampling dates (6, 35, 70 and 140 days after leaf expositions - primary and secondary articles; or 3 and 6 months after leaf expositions - tertiary article). The nutrient contents in the remaining leaf-litter were analyzed. The macrofauna (individuals > 2 mm) were removed manually from the litter bags in the laboratory, or with a modified Berlese-Tüllgren extractor (tertiary study), and the microfauna were separated by orders and morphospecies. We verified that the castor oil plant presented a faster decomposition rate (k = 20.7) and a larger density of macrofauna individuals, but presented a smaller species richness compared to the other pioneer plants. The leaf-litter of the bermuda-grass and the Brazilian peppertree were similar in terms of decomposition and macrofauna diversity. The woodlice species colonized the three species of plants equally along the time scale. Despite no effects on decomposition, the occurrence of Atlantoscia floridana (Isopoda), the abundance and fecundity of Benthana taeniata females (Isopoda), and the total macrofauna species composition was strongly affected by the different deposits of coal ashes. As expected, the input of leaves from native plants on the homogeneous soil of the pinus forest modified the chemical composition of the pinus leaf-litter and increased the soil arthropod diversity, showing that it could be a potential strategy for management and ecological restoration of damaged areas. These studies aimed to contribute to the understanding about ecological processes and the interaction between organisms and litter in areas with extraction and processing of coal in southern Brazil.

As causas da deterioração da permeabilidade da carga no alto-forno em taxas altas de injeção de carvão pulverizado (PCI) ainda não são bem conhecidas. Sabe-se na prática operacional que variações na qualidade das cinzas dos carvões injetados podem afetar a estabilidade do forno. Dentro desse contexto, o objetivo do presente trabalho foi analisar o comportamento de cinzas de misturas de carvões em testes de fusibilidade e de viscosidade em relação às suas composições químicas e mineralógicas, uma vez que se utilizam misturas de carvões de alto e de baixo teor de matéria volátil no processo de PCI, para atingir a eficiência de combustão e a taxa de substituição coque/carvão necessárias ao processo de alto-forno. Amostras de quatro carvões e sete misturas foram queimadas entre 800-850°C e suas cinzas analisadas por fluorescência e difração de raios X e por testes de fusibilidade e viscosidade. Cinzas com teores mais altos de Si e Al apresentaram alta temperatura de fluidez e maior viscosidade a 1.500°C, devido à grande proporção de mulita e à baixa basicidade. Cinzas com teores significativos de Fe, Ca e S apresentaram temperaturas de fluidez e viscosidade mais baixas nessa temperatura, em função da transformação de mulita em anortita e/ou da mais alta basicidade. Na temperatura de 1600°C, as cinzas das misturas de carvão selecionadas apresentaram viscosidades inferiores a 10 Pa.s. / Some aspects of permeability deterioration in blast furnace process at high rates of pulverized coal injection (PCI) are not well known yet. At operational practice variations in the ash constituents of injected coals can affect the furnace performance. In the context this work aimed to analyze the ash behavior of coal blends under fusibility and viscosity tests in relation to their chemical and mineralogical compositions, since blends of low and high volatile coals are generally used to attain the required combustion characteristic and the best coke/coal replacement ratio for the process. Four coals and seven blends were selected and ashed at 800-850°C. The samples were analyzed by X-ray fluorescence and X-ray diffraction techniques and ASTM ash fusion (AFT) and viscosity tests were performed. Ash containing high contents of Si and Al showed higher fusion temperatures and higher viscosity at 1500°C, due to the higher Mullite content and to the low basicity. Ash presenting significant contents of Fe, Ca and S had lower fusion temperatures and lower viscosity at 1500°C, due to the Mullite transformation in Anorthite and/or to the higher basicity. At 1600°C the ash of selected coal blends showed low viscosities (< 10 Pa.s).

O presente estudo investiga a possibilidade do uso da perfilagem geofísica de Gama Natural e Resistividade na discriminação de estratos carbonosos, em relação a outras litologias presentes em quatro depósitos de carvão localizados no Rio Grande do Sul (áreas B3, CALOMBO, CERRO e SEIVAL). Uma vez observada a possibilidade de identificação dos estratos carbonosos com estes dois perfis geofísicos apenas, fez-se uma verificação da acuracidade na determinação das espessuras das camadas de carvão e também um exame da existência de correlação entre os registros geofísicos e parâmetros de qualidade do carvão (especificamente cinzas, enxofre e voláteis). Neste contexto, as espessuras das camadas de carvão foram comparadas com as espessuras observadas em testemunhos de sondagem, sendo que o reconhecimento das assinaturas das camadas pode ser feito com boa acuracidade para todos os depósitos, exceto no depósito do Cerro, onde o sinal do carvão confunde-se arenitos, inviabilizando muitas vezes a discriminação. Os parâmetros de qualidade do carvão foram determinados por meio de análise laboratorial, para posterior comparação com as leituras de perfilagem. Os resultados mostraram uma boa correlação entre a emissão de radiação gama natural em camadas de carvão e o teor de cinzas para os depósitos do CALOMBO e CERRO, mas uma correlação apenas razoável para os depósitos de B3 e SEIVAL. Além disso, os resultados indicaram que não há correlação entre teor de enxofre ou voláteis e os registros geofísicos. Vale ressaltar a importância deste tipo de avaliação, especialmente quanto às espessuras de camadas de carvão no planejamento de mina de curto prazo, onde não é exequível a sondagem com recuperação de testemunhos em bancadas de lavra simultaneamente ao processo extração de carvão, em função da demora da atividade de sondagem. / This study investigates the possibility of using geophysical logging of natural gamma and resistivity in the identification of carbonaceous strata in relation to other lithologies present in four coal deposits located in Rio Grande do Sul (areas B3,CALOMBO, CERRO and SEIVAL). Once observed, the possibility of identifying carbonaceous strata with these two geophysical logs, the degree of accuracy in the determination of the thicknesses of the coal seams and the existence of correlation between the geophysical logs and coal quality parameters (specifically ash, sulfur and volatile) were determined. In this context, the thicknesses of the coal seams were compared with the thickness of the core samples recovered in the boreholes and the result showed that the recognition of the coal seam signatures can be obtained with good accuracy for all deposits except the CERRO deposit, where the coal seam signature can be confused for that of sandstone which often precludes identification. The coal quality parameters were determined by laboratory analysis and later compared with the readings from geophysical logging. The results showed good correlation between natural gamma radiation emitted by the coal seams and the ash content in the CALOMBO and CERRO deposits but weak correlation in the B3 and SEIVAL deposits. Furthermore, the results showed no correlation between sulfur or volatile and the geophysical data. It is worth mentioning, the importance of this type of evaluation, especially in regards to the thickness of coal seams in short term mine planning, where it is not possible to recover core samples during the coal extraction process as a result of excessive time delay with respect to core sample recovery in boreholes.