Este trabalho analisa a situação tecnológica do tratamento ativo de Drenagens Ácidas de Minas (DAM´s) de carvão de SC, e apresenta estudos de tratamento ativo de DAM´s na região de Criciúma-SC pelo processo NFSL-Neutralização-Floculação e Sedimentação Lamelar. Os estudos piloto (1 m³.h-¹) de neutralização com cal, floculação dos precipitados coloidais e sedimentação lamelar, com tubos inclinados em 55°, foram realizados com as DAM´s provenientes de uma boca de mina de carvão extinta (São Simão, SS-16 - 20-200 m³.h-¹) e de uma bacia de descarte de efluentes (~12.000 m³) do lavador de carvão da carbonífera COMIN e Cia Ltda (região nordeste de Criciúma). O tratamento ativo inclui etapas de neutralização da acidez das DAM´s, precipitação dos íons metálicos e conseqüente remoção dos principais íons alvo: Fe+³, Al+³ e Mn+². Na floculação foram aplicados dois reatores hidráulicos em série; o primeiro para a dispersão do polímero e geração dos flocos (Floculador Serpentinado-FS), operando com uma gradiente de velocidade (G) maior que 1.800 s-¹ (tempo de residência inferior a 6 s) e o segundo para aumentar o tamanho dos flocos, o Reator Gerador de Flocos-RGF, G ~ 1.000 s-¹. Foram realizados estudos de laboratório de parâmetros químicos e de design do sedimentador lamelar (SL) visando avaliar o efeito do ângulo de inclinação das lamelas (40, 50 e 60°) na separação sólido-líquido de flocos de hidróxidos de ferro gerados a partir da neutralização de uma solução sintética de FeC3.6H2O. Ainda, esses estudos de bancada permitiram avaliar a capacidade de neutralização (das duas DAM´s) de dois tipos de cal calcíticas comerciais e também medir a eficiência de floculação usando diferentes polímeros comerciais. Os resultados mostraram que o consumo de cal (similar com os dois agentes alcalinizantes) para neutralizar (pH 9) a DAM-SS-16 foi da ordem de 250 mg.L-¹ e de 9.300 mg.L-¹ no caso da DAM-COMIN. Foi estudada a relação entre o consumo de cal e a acidez da DAM-COMIN e foi possível determinar uma relação linear (R² = 0,999) que serve de parâmetro importante para comparação de custos operacionais no tratamento de DAM´s, já que é o insumo de maior valor. A remoção dos flocos de precipitados coloidais (Fe(OH)3) não foi eficiente para o ângulo de inclinação das lamelas em 40° devido ao arraste dos flocos para a corrente de água tratada (overflow). Entretanto, a remoção dos flocos em lamelas de inclinação 50 e 60° foi eficiente devido à melhor formação e deposição dos flocos na superfície das lamelas e, portanto promove uma maior fluidez na componente horizontal. Os estudos piloto (DAM-SS-16) foram realizados em um período de 6 meses para avaliar, entre outros o efeito do pH na remoção dos íons principalmente o íon manganês (quatro meses na DAM-COMIN). A remoção desse íon, nas condições operacionais ótimas foi da ordem de 85% em pH 7 (ficando sempre próximo dos limites de emissão do CONAMA no efluente tratado) mas foi quase completa (> 99%), para valores do pH do meio > 9. Esses resultados eram esperados pela não precipitação do hidróxido de manganês a valores de pH < 9. Por outro lado, os íons sulfato são precipitados na forma de CaSO4 (entre outras espécies hidratadas) que são sais semi-solúveis e, portanto, a remoção deste ânion fica limitada pelo equilibro em concentrações da ordem de 1800-2000 mg.L-¹, não atingindo os valores de 250 mg.L-¹ estabelecidos por alguns órgãos nacionais (CONAMA 357/05). A poliacrilamida catiônica (Flonex 9045, 5 mg.L-¹) foi o floculante mais eficiente na floculação dos precipitados coloidais em ambos efluentes e o polímero aniônico Flonex 905 SH (5 mg.L-¹) apresentou similar eficiência na DAM-COMIN provavelmente devido às elevadas concentrações de cátions metálicos contidos no efluente (> 3.000 mg.L-¹). Os estudos piloto mostraram ainda que o tempo de sedimentação não foi um parâmetro influente no arraste dos flocos na saída de água clarificada do SL e a qualidade da água tratada manteve-se elevada durante os 80 minutos de operação (4 vezes o tempo de residência do tanque). Foi realizado um estudo da influência da razão entre a velocidade de sedimentação dos flocos (Vs), gerados pelos reatores hidráulicos em série, e a taxa de aplicação superficial (ou velocidade de escoamento superficial, Ve) do tanque de sedimentação, no arraste de flocos no interior dos tubos inclinados Os resultados mostraram que uma razão mínima crítica de 4,5 Vs/Ve foi necessária para obter uma eficiente clarificação; ou seja, valor equivalente a uma taxa de aplicação superficial crítica do tanque igual a 5,5 m³.m-².h-¹. Para valores maiores dessa razão a remoção dos íons foi ineficiente (< 25% para Mn+²). Em função da qualidade dos dados e a estabilidade da planta piloto foram estimados os custos operacionais para o tratamento de ambas as DAM´s: 0,5 R$.m-³ no caso da DAM-SS-16 e 3,45 R$.m-³ no tratamento da DAM-COMIN. Este último valor pode ser reduzido após introduzir uma diluição da DAM-COMIN, com a própria água tratada, porém operando a menores taxas de aplicação. É estimada uma redução dos gastos diários de operação em aproximadamente 3,5 vezes (1,00 R$.m-³). Os resultados desse trabalho revelam que o processo NFSL apresenta-se como uma alternativa eficiente e economicamente viável ao tratamento de DAM de minas de carvão e confirma as expectativas desta alternativa na região sul do Brasil. As principais vantagens do processo NFSL são as reduzidas áreas ocupadas pelos reatores de floculação, junto com uma rápida separação sólido-líquido. A qualidade das águas tratadas pelo processo apresenta-se adequada aos limites de emissão determinados pelas resoluções nacionais (CONAMA 357/05) e estaduais (CONSEMA 128/06), podendo ainda ser aplicada em atividades urbanas e industriais de uso não nobre (lavagem de pátios e ruas, irrigação de canteiros, combate a incêndios etc.) como ser reciclada na usina de beneficiamento de carvão ou rejeito de carvão. / This work examines the technological situation of the active treatment of Coal Acid Mine drainage (DAM's) from SC and RS, and also presents studies of DAM´s active treatment in the region of the Criciúma-SC by the NFSL process: Neutralization-Flocculation and Lamella Settling. The pilot studies (1 m³.h-¹) with stages of neutralization with lime, flocculation of the colloidal precipitates and lamellar settling, with tubes inclined at 55 °, were performed (6 months) in the DAM's from a extinct coal mine (São Simão , SS-16 - 20-200 m³.h-¹) and from a disposal basin of wasted coal washing effluents (four months at COMIN Cia Ltda - Northeast Criciúma). This active staged treatment includes the neutralization of the acidity, precipitation of metal ions and subsequent removal of the main target ions Fe+³, Al+³ and Mn+². Two reactors in series were applied at the flocculation stage: the first for a rapid dispersion of the polymer and generation of flocs (Serpentina Floculator-SF, operating with a velocity gradient (G) > 1800 s-¹) and a second to increase the size of flocs formed, the Flocs Generator Reactor-FGR, (G) ~ 1000 s-¹. Studies were conducted in laboratory to evaluate chemical parameters and the effect inclination angle (40, 50 and 60 °) of the lamellae on the separation efficiency of the iron hydroxides flocs generated from the neutralization of a synthetic solution (FeCl3.6H2O). The laboratory studies comprised the neutralization capacity (in both DAM's) of two commercial hydrated limes and the measurements of the efficiency of flocculation using various commercial polymers. The results showed that the consumption of lime (similar with the two alkalizing agents) to neutralize (pH 9) the acid effluent SS-16, was the order of 250 mg.L-¹ and 9300 mg.L-¹ in the case of DAM -COMIN. More, the relationship between the lime and the acidity in DAM-COMIN was determined and a linear relationship (R² = 0.999) was obtained. This served as an important parameter for calculating the operating costs between the two different DAM's. The removal of colloidal precipitates flocs (Fe(OH)3) was not efficient for the 40 ° inclination angle of the lamella due to the drag of the flocs toward the treated water (overflow). However, an efficient removal of flocs was observed for the 50 and 60° inclination angles, this because of the rapid formation of flocs onto the plates surface and a better flocs drainage in the horizontal axis. The pilot studies were conducted in a period of 10 months to assess, among others, the effect of pH on removal of ions, mainly manganese. The removal of this ion was the order of 85% at pH 7 (always exceeding the emission standards limits in the treated effluent - CONAMA) but was almost complete (> 99%) at pH values > 9. These results were expected because of the incipient formation of manganese hydroxide at pH values < 9. The sulfate ions removal it is limited by the solubility of de CaSO4 and hydrates species, at 1800-2000 mg.L-¹ sulfate ions, this explains low removal values down to about 250 mg.L-¹. The cationic polyacrylamide (Flonex 9045, 5 mg.L-¹) was the most effective flocculant for the colloidal precipitates flocculation in both effluents and the anionic polymer Flonex 905 SH (5 mg.L-¹) showed similar efficiency in the DAMCOMIN, due to high concentrations of metal ions in the effluent (> 3000 mg.L-¹). The pilot studies showed that the settling time was not an important parameter in the drag of flocs towards the treated water outlet. Thus, the quality of the treated water by NFSL remained high during the 80 min of operation (four residence time of the tank). Also, the drag of the flocs inside the inclined tubes was found to be dependent on the ratio between the flocs settling rate (Vs) and the superficial load rate (or flow loading capacity, Ve) of the settling tank. The results showed that a minimum critical ratio of 4.5 Vs/Ve was necessary for efficient water clarity, this being equivalent to a critical superficial loading rate equals to 5.5 m³.m-².h-¹. Higher values than this ratio were deleterious for the ions removal (<25% for Mn+²). Following the quality of data obtained and stability of the pilot plant the operating costs for the treatment of both DAM's were calculated, yielding R$ 0.5 m-³ in the case of DAM-SS-16 and R$ 3.45 m-³ for the treatment of DAM-COMIN. However, if dilution of the feed acid rate is practiced, by employing the same treated water, and working at lower loading capacities, a reduction of the order of 3.5 times (R$ 1.00 by m³) can be reached. Results obtained in this study proved that the NFSL process is as an efficient and economically viable alternative for the treatment of DAM-coal mining and confirms the expectations for the application of this process in Southern Brazil. Main advantages of NFLS process are the small foot print areas required (equipments) and the rapid solid-liquid separation observed in the LS. The quality of treated water appears to be suitable and within the emission standards limits determined by National (CONAMA 357/05) and State (CONSEMA 128/06) regulations. Because of this, the treated water may be reused in urban and industrial activities such as washing of courtyards and streets, irrigation and a dust depressant or can be recycled to the same coal beneficiation plants (including tailings).

O presente trabalho apresenta estudos sistemãticos da caracterização do carvão de Candiota em termos do seu beneficiamento. O carvão de Candiota possui caracteristicas de moabilidade que o indicam como bastantefriável. A geração de finos (-28 malhas) atinge valores superiores a 20% independente do grau de britagem . As distribuições granulométricas resultantes da britagem do carvão obedecem a equação de ROSIN-RAIIMLER-BENNETT, dentro do intervalo previsto (frações menores do ue -4 malhas e maiores do que 100 malhas). Os valores de n e d ' não variam significativamente com a abertura do britador o, que evidencia sua friabiliade. foram estabelecidas equações que relacionam aberturado britador, coeficientes de distribuição e diâmetro médio.Estudos rni croscópicos demonstraram que, o grau de d i-s seminação da matéria inorgânica é muitointenso , e sua liberação atinge malhas muito pequenas (provavelmente menores do que 400 malhas). O teor de cinzas, como por exemplo do grau de disseminação, não variou significativamente com a diminuição de tamanho, como acontece com outros carvões. Foram estabelecidos dois critérios de liberação das particulas em função da quantidade de matéria carbonosa presente nas unidades mistas (20 - 80% e 5 - 95%, respectivamente). Estes indices de partyculas mistas (5 - 95% de matéria carbonosa) mantiveram-se constantes até tamanhos aproximados de 115 malhas, para logo diminuirem nas frações menores. Ainda assim, para frações menores do que 53 micrômetro a quantidade de mistos ( 5 - 95%) foi de 34%. As curvas de lavabilidade deste carvão (tanto da fração grossa quanto afina), reflexo das caracteristicas anteriores, indicam-no como de muito dificil beneficiamento (lavagem). Isto basicamente é devido ao alto grau de "near gravity matterial" presente e de seu grau de liberação. 0s testes de jigagem por bateladas, bem como outros processos de beneficiamento, demonstraram a dificuldade do beneficiamento deste carvão. O melhor teste de jigagem por bateladas, obteve uma recuperação de materia carbonosa de 73, 21 com um teor de cinzas de 45,51 no concretado (alimentação contendo 50% de cinzas). de 37,59% de cinzas (alimentação de 50% de cinzas). Propõe-se, finalmente, um circuito de beneficiamento convencional do carvão de Candiota, incluindo uma classificação do carvão ROM com o objetivo de separar a alimentação em duas frações (+28 e -28 malhas), seguido de um processo de beneficiamento das frações grosseiras por meios densos (tanques), e um tratamento das frações finas por hidrociclonagem. Os resultados obtidos concluem que o carvão de Candiota é o mais dificil de ser lavado dentre os carvões sul-brasileiros devido ao alto teor de cinzas e ao grau de disseminação, sendo que este teor de cinzas não varia muito com a granulometria, o que implica em um grau de liberação muito baixo. Sugere- se como outra alternativa no seu beneficiamento, o estudo de processos não convencionais que incluem um alto grau de cominuiçáo ate completa liberação. / This work presents sistematic studies of the characterization of Candiota's coal in terrns of its beneficiation. The coal from Candiota has such grindability characteristics that can be classified as a very friable solid. The amount of fines (-28 mesh) gerated by crushing reach values of the order of 20% independently of cruçher operation. The size distribution resulting from crushing obeys the Rosin-Rammler-Bennett equation between minus 4 mesh and plus 100 mesh. The -n and -d ' values of this equation do not change significantly with crusher opening which shows its friability characteristics. Equations were established relating crusher opening, distribution coeficients an mean diameter. Miscrocopic studies showed that the degree of disemination of the inorganic matter is very high with liberation occurring at very small sizes (less than 400 mesh). The ash content as example of the degree of disemination, did not vary much with the decrease of particle size as happens with other types of coal. Two different criteria for the liberation of the particles were established as a function of the amount of carbonaceous material present in the middings (20-80 and 5-95% respectively). These indexes were constant up to 115 mesh and decreased for the finer fractions. Still, for fractions smaller than 53 micra, the amount of middlings (5 - 9 5 %) amounted about 34%. The waçhability curves o f this coal (coarse or small fractions) showed the caracteristics given above, indicating how difficult to clean this coal is. This is due mainly to the high amount of "near gravity material" and to its liberation characteristics. Jigging tests, batch or contlnuous as well as other beneficiation processes showed clearly the difficulty of cleaning such a coal. The best result obtained by jigging (batch) yielded 73,2% recovery and 45,4% ash (feed ash for 50%). Beneficiation of fine fractions by conventional and agglomeration flotation indicated that these processes are too sensitive to the middlings presence and that their efficiency does not depend on oxidation, low rank or hydriphobicity. This is shown by the high recoveries obtained by all physicochemical processes (buthigh ash contents). The best results obtained by and optimized flotation circuit was 37,68% ash (48,77% feed ash) with a 52,12 % coal recovery. Cycloning resul ts were somewhat better than those of flotation; 56,20% coal recovery with a 37,59% ash (50% feed ash). Finally, a coal beneficiation flowsheet is proposed includying classification of the ROM coal to divide the feed into two fractions (+28 and -28 mesh) followed by the beneficiation of the coarse material by heavy media (vessels) and the treatment of the fines fractions by hi drocycloning. Results obtained in this work conclude that Candiota's coal is the most difficult to treat coal among those from the south of Brasil due to the high ash content and the dissemination degree, the latter do not vary much with size wich means that liberation is obtained only at very small sizes. It is suggested as an alternative study o f beneficiation non-conventional process includying high cominution degree to complete liberation.

A modelagem de um depósito mineral é realizada por meio da combinação de diversas fontes de informações. Dentre estas fontes pode-se citar a sísmica de reflexão. A sísmica de reflexão fornece dados de tempos de propagação de ondas sísmicas até essas serem refletidas pelas estruturas dos depósitos minerais. As profundidades dessas estruturas podem ser obtidas multiplicando-se os tempos pelas velocidades de propagação das ondas sísmicas. Normalmente, a velocidade de uma onda sísmica é determinada indiretamente por meio do processamento dos próprios dados sísmicos, o que pode gerar erros na interpretação de seções geológicas. A perfilagem geofísica é uma alternativa na determinação dessa velocidade, uma vez que a velocidade de onda acústica é obtida ao longo do furo perfilado e a velocidade de onda acústica pode ser relacionada com a velocidade de onda sísmica. As estimativas de valores de velocidade na região entre os furos perfilados permite as estimativas de valores de profundidade nessa região. Neste estudo, foram analisadas possibilidades de se estimar, em um grid, valores de velocidade e incertezas associadas a esses valores, utilizando-se ferramentas geoestatísticas. A simulação seqüencial Gaussiana, dentre as ferramentas analisadas, pareceu ser a mais adequada para obtenção de velocidades e incerteza dos valores estimados em cada nó do grid considerado. Para o caso abordado, alguns valores de profundidade da estrutura de interesse apresentaram variações significativas em função da incerteza de velocidade. Essas variações são muito importantes na execução de certos métodos de lavra subterrânea, o que enfatiza a importância da determinação da incerteza das velocidades estimadas. A metodologia é apresentada e ilustrada em um importante depósito de carvão em Queensland, Austrália.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-03-30Bitstream added on 2014-06-13T19:37:12Z : No. of bitstreams: 1 zanetti_m_me_jabo.pdf: 627420 bytes, checksum: 016653b3077e0ae05cdb47cd33f6a7dd (MD5) / Industria Biocarbo / Foram conduzidos dois experimentos com o objetivo de avaliar o efeito da utilização de sub-produtos de carvão vegetal: fino de carvão e extrato pirolenhoso (EP), na produção de porta-enxertos de limoeiro 'Cravo' (Citrus limonia Osbeck), cultivados em ambiente protegido. No primeiro experimento, foi utilizado delineamento em blocos casualizados com análise em esquema fatorial 3 x 2 x 3, avaliando-se três doses de fino de carvão (0, 100 e 200 cm3 dm-3) adicionados ao substrato comercial, duas concentrações de extrato pirolenhoso (0 e 20 cm3 dm-3) misturados ao substrato (240 cm3 da solução por dm3 de substrato) e três concentrações de extrato pirolenhoso (0, 5 e 10 cm3 dm-3) pulverizados na parte aérea em 12 aplicações semanais; em quatro repetições. Aos 150 e 180 dias após o plantio foram realizadas avaliações do desenvolvimento das plantas. Conclui-se que a adição de 100 cm3 dm-3 de fino de carvão no substrato não influenciou no desenvolvimento das plantas, porém o substrato preparado com 200 cm3 dm-3 de fino de carvão em sua composição provocou redução da altura e massa seca da parte aérea. O extrato pirolenhoso incorporado ao substrato (20 cm3 dm-3) provocou redução das variáveis analisadas e o produto pulverizado na parte aérea, a 10 cm3 dm-3, reduziu o diâmetro dos porta-enxertos de limoeiro 'Cravo'. As plantas submetidas aos diferentes tratamentos apresentaram comportamentos distintos em relação ao acúmulo de nutrientes nas folhas e raízes. No segundo experimento, objetivou-se avaliar o efeito do uso de extrato pirolenhoso (EP), pulverizado na parte aérea, como veículo na absorção de nutrientes. Empregou-se blocos casualizados com seis tratamentos em quatro repetições... / Two researches were conduct with the objective of evaluate the effects of charcoal by-product: finely grounded charcoal and pyroligneous acid (PA), on the growth of Rangpur lime (Citrus limonia Osbeck) seedlings under screen house. The first research was set on a factorial experiment in a randomized complete block design of the type 3 x 2 x 3. Treatments consisted in a combination of tree levels of charcoal (0, 100 and 200 cm3 dm-3) in mixture with commercial growing media, two rates of PA mixed (0 and 20 cm3 dm-3) with the growing media (240 cm3 of the solution per dm3 of growing media), and tree rates of PA (0, 5 and 10 cm3 dm-3) sprayed on the leaves on 12 applications; with four replicates. Growth of seedlings was evaluated at 150 and 180 days after planting. Addition of charcoal at 100 cm3 dm-3 to the growing media did not influence plant growth. However, the mixture of 200 cm3 dm-3 of charcoal reduced production of total dry mass and height of plants. The PA added to the media (20 cm3 dm-3) reduced analyzed variables and the product sprayed on the leaves reduced stem diameter of the seedlings. Nutrient content of roots and leaves varied with different treatments. The second research was conduct with the aim to evaluate the effect of foliar spray of pyroligneous acid on the absorption of nutrients. A factorial experiment with a randomized complete block design with six treatments and four replicates was set up. Treatments consisted on leaf spraying with the following solutions: T0 = water; T1 = micronutrients solution without PA; T2 = micronutrients solution+ PA (1 cm3 dm-3); T3 = micronutrients solution + PA (2 cm3 dm-3); T4 = micronutrients solution + PA (5 cm3 dm-3); T5 = micronutrients solution + PA (10 cm3 dm-3). The micronutrients solution was prepared using Cu, Fe, Mn and Zn sulphates (250 mg dm-3 of the elements), and boric acid (42.5 mg dm-3 of B)... (Complete abstract, click eletronic access below)

Orientador : Profª. Drª. Graciela Inés Bolzon de Muñiz / Coorientador : Prof. Dr. Adriano Wagner Ballarin e Profª. Drª. Silvana Nisgoski / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 26/02/2016 / Inclui referências : f. 21-24;49-51;66-68;81-82;104-105 / Área de concentração : Tecnologia e Utilização de Produtos Florestais / Resumo: O carvão vegetal é um insumo de elevada importância para o Brasil. O país é o maior produtor mundial de carvão. Seu principal destino é o setor siderúrgico, sendo fundamental para a produção de aço. Os setores residencial e comercial também são significativos, envolvendo o sustento de milhares de brasileiros. O carvão encontra-se no cerne de questões econômicas, sociais e ambientais. Normalmente os aspectos negativos são os mais evidenciados, como empresas que visam o máximo de lucro, utilização de mão de obra análoga à escravidão e derrubada massiva de florestas nativas. Por outro lado, há diversas iniciativas sustentáveis e ecologicamente corretas, com o emprego de manejo florestal e trabalhadores regularizados. Entretanto, um dos pontos fundamentais para garantir a sustentabilidade da cadeia produtiva de carvão vegetal é a Fiscalização - somente ela pode garantir que o processo está sendo realizado de forma adequada e com as espécies autorizadas. O Documento de Origem Florestal (DOF) é o principal objeto de fiscalização dos agentes governamentais. Contudo, é necessário que os agentes fiscais também saibam analisar a carga no momento da abordagem, afim de evitar possíveis fraudes ao DOF. Deste modo, a presente tese aborda a caracterização anatômica e espectroscopia do infravermelho próximo (NIR) como ferramentas para a identificação de diferentes espécies utilizadas como carvão. Tendo em vista a elevada diversidade de espécies nativas, há a necessidade de serem realizadas caracterizações anatômicas de muitas espécies e a criação de bancos de dados com espectros de NIR. Também é possível realizar a identificação de carvão vegetal baseando-se em trabalhos de anatomia da madeira, entretanto, o observador deve receber treinamento. Assim, a presente tese consiste numa contribuição para a fiscalização, corroborando que a anatomia e o emprego do NIR poderão auxiliar na sustentabilidade da cadeia produtiva de carvão vegetal no Brasil. Palavras chave: métodos ópticos, NIR, anatomia, espectroscopia, Cerrado, Mata Atlântica. / Abstract: Charcoal is a product of high importance to Brazil. The country is the world's largest charcoal producer. Its main consumption is the steel industry; charcoal is essential to the production of steel. The residential and commercial sectors are also meaningful; they involve the livelihood of several Brazilians. Charcoal is at the heart of economic, social and environmental issues. Normally the negative aspects are the most evident, as companies seeking maximum profit, using labour analogous slavery and massive logging of native forests. On the other side, there are several sustainable and environmentally friendly initiatives, with forestry management and regularized workers. However, one of the main aspects to ensure the sustainability of charcoal production chain is the Control - only it can ensure that the process is occurring properly and with the authorized species. The Document of Forest Origin (DOF) is the object of surveillance by government agents. Nevertheless, it is necessary that government agents know how to analyse the load in the moment of the approach; it aims to avoid possible frauds. Thus, this thesis discusses anatomic characterization and near infrared spectroscopy (NIR) for identifying different species applied as charcoals.. Considering the high diversity of native species, there is the need to increase the anatomical characterisation of native species and develop databases with NIR spectra. One may also perform charcoals identification based on wood anatomy works; however, the person must have specialised training. Thus, this thesis is a contribution to the charcoal control, corroborating the use of anatomy and NIR as assistance for sustainability of the charcoal supply chain in Brazil. Key words: optical methods, NIR, anatomy, spectroscopy, Cerrado, Atlantic Forest.

Resumo: Foram conduzidos dois experimentos com o objetivo de avaliar o efeito da utilização de sub-produtos de carvão vegetal: fino de carvão e extrato pirolenhoso (EP), na produção de porta-enxertos de limoeiro 'Cravo' (Citrus limonia Osbeck), cultivados em ambiente protegido. No primeiro experimento, foi utilizado delineamento em blocos casualizados com análise em esquema fatorial 3 x 2 x 3, avaliando-se três doses de fino de carvão (0, 100 e 200 cm3 dm-3) adicionados ao substrato comercial, duas concentrações de extrato pirolenhoso (0 e 20 cm3 dm-3) misturados ao substrato (240 cm3 da solução por dm3 de substrato) e três concentrações de extrato pirolenhoso (0, 5 e 10 cm3 dm-3) pulverizados na parte aérea em 12 aplicações semanais; em quatro repetições. Aos 150 e 180 dias após o plantio foram realizadas avaliações do desenvolvimento das plantas. Conclui-se que a adição de 100 cm3 dm-3 de fino de carvão no substrato não influenciou no desenvolvimento das plantas, porém o substrato preparado com 200 cm3 dm-3 de fino de carvão em sua composição provocou redução da altura e massa seca da parte aérea. O extrato pirolenhoso incorporado ao substrato (20 cm3 dm-3) provocou redução das variáveis analisadas e o produto pulverizado na parte aérea, a 10 cm3 dm-3, reduziu o diâmetro dos porta-enxertos de limoeiro 'Cravo'. As plantas submetidas aos diferentes tratamentos apresentaram comportamentos distintos em relação ao acúmulo de nutrientes nas folhas e raízes. No segundo experimento, objetivou-se avaliar o efeito do uso de extrato pirolenhoso (EP), pulverizado na parte aérea, como veículo na absorção de nutrientes. Empregou-se blocos casualizados com seis tratamentos em quatro repetições... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Two researches were conduct with the objective of evaluate the effects of charcoal by-product: finely grounded charcoal and pyroligneous acid (PA), on the growth of Rangpur lime (Citrus limonia Osbeck) seedlings under screen house. The first research was set on a factorial experiment in a randomized complete block design of the type 3 x 2 x 3. Treatments consisted in a combination of tree levels of charcoal (0, 100 and 200 cm3 dm-3) in mixture with commercial growing media, two rates of PA mixed (0 and 20 cm3 dm-3) with the growing media (240 cm3 of the solution per dm3 of growing media), and tree rates of PA (0, 5 and 10 cm3 dm-3) sprayed on the leaves on 12 applications; with four replicates. Growth of seedlings was evaluated at 150 and 180 days after planting. Addition of charcoal at 100 cm3 dm-3 to the growing media did not influence plant growth. However, the mixture of 200 cm3 dm-3 of charcoal reduced production of total dry mass and height of plants. The PA added to the media (20 cm3 dm-3) reduced analyzed variables and the product sprayed on the leaves reduced stem diameter of the seedlings. Nutrient content of roots and leaves varied with different treatments. The second research was conduct with the aim to evaluate the effect of foliar spray of pyroligneous acid on the absorption of nutrients. A factorial experiment with a randomized complete block design with six treatments and four replicates was set up. Treatments consisted on leaf spraying with the following solutions: T0 = water; T1 = micronutrients solution without PA; T2 = micronutrients solution+ PA (1 cm3 dm-3); T3 = micronutrients solution + PA (2 cm3 dm-3); T4 = micronutrients solution + PA (5 cm3 dm-3); T5 = micronutrients solution + PA (10 cm3 dm-3). The micronutrients solution was prepared using Cu, Fe, Mn and Zn sulphates (250 mg dm-3 of the elements), and boric acid (42.5 mg dm-3 of B)... (Complete abstract, click eletronic access below) / Orientador: Jairo Osvaldo Cazetta / Coorientador: Dirceu de Mattos Junior / Banca: William Natale / Banca: Edardo Sanches Stuchi / Mestre

Orientador: João Andrade de Carvalho Junior / Banca: José Antonio Perrella Balestierii / Banca: Maurício Araújo Zanardi / Banca: José Adilson de Castro / Banca: Eduardo Osório / Resumo: Esse trabalho tem como objetivo estudar a utilização da biomassa em substituição parcial ao carvão mineral utilizado no processo de fabricação do ferro gusa em altoforno, assim como, a sua influência na qualidade do coque. Este estudo foi desenvolvido em quatro fases, sendo elas: 1ª FASE: Foram utilizados nas misturas de carvão a sacarose, o melaço e o carvão da casca de coco em percentuais de 5% a 75%. Os resultados de qualidade das misturas e dos coques produzidos mostram uma forte influência da biomassa na qualidade para os níveis de participação acima de 5,0%, inviabilizando a mistura desses materiais no carvão. 2ª FASE: Foram utilizados nas misturas de carvão um segundo grupo de biomassas cujo percentual variou de 2% a 6%. Os resultados de qualidade tanto das misturas quanto dos coques produzidos em escala piloto foram aceitáveis para as misturas com 2,0% de participação das biomassas. 3ª FASE: Nessa fase foi feita a avaliação do efeito da biomassa na eficiência de queima das misturas de carvão injetadas em altos fornos. Os resultados indicaram um aumento da eficiência de queima para as misturas com maior teor de matéria volátil. 4ª FASE: Foi realizada a avaliação da qualidade do coque produzido em escala industrial utilizando as misturas dos carvões minerais com as biomassas com participação de 3%, 4% e 6%. Os resultados da qualidade dos coques obtidos em escala industrial ficaram compatíveis com os resultados obtidos em escala piloto. A substituição em até 2,0% do carvão mineral por carvão de biomassa não afetou a qualidade do coque produzido nas baterias, onde em uma empresa siderúrgica do porte da CSN é possível obter uma redução de consumo de carvão mineral em torno de 50 mil toneladas por ano e conseqüentemente uma redução no custo de fabricação do ferro-gusa no alto-forno. / Abstract: This work has as purpose to study the use of biomass as partial replacement to the coal used during the process of pig iron manufactured in blast furnace. This study was developed in four phases, namely: 1st PHASE: The coal blend with sucrose, molasses, and the charcoal from coconut peel were elaborated and testes in percents from 5 to 75%. The results of quality from mixes and the coke produced show a strong influence of the biomass on the quality for the participation level higher than 5.0%, making infeasible the mix of these materials into the coal in elevate percents. 2nd PHASE: In the coal blend, a second group of biomasses was used, which percent varied from 2% to 6%; The quality results both of mixes and coke produced in pilot scale were acceptable for the addition level of 2,0%. 3rd PHASE: It was elaborated the evaluation of the biomass effect in the burn efficiency for the coal mixes injected in blast furnaces. The results indicated an efficiency increase of burn for the mixes with high content of volatile matter. 4th PHASE: The coke production was performed in industrial scale using coal blends with the biomasses with participation in up to 6.0%. The quality results of coke obtained in industrial scale were compatible with the results obtained in pilot scale. The replacement in up to 2.0% of the coal by biomass charcoal did not affect the coke quality produced on the batteries, where, in steel industry company with CSN's size, it is possible to obtain by means of coal replacement by biomass charcoal a reduction of 50 thousand tons/year in the consumption of coal and therefore, a reduction on the manufacturing cost of pig iron in the blast furnace. / Doutor

O presente trabalho tem como objetivo geral avaliar a viabilidade técnica da utilização de carvões provenientes da Jazida de Chico-Lomã para a produção de coque de alto-forno. Numa primeira etapa foi realizada uma ampla caracterização, sob o ponto de vista do processo de coqueificação, de amostras de carvões retiradas da 2a e 6a camadas dessa jazida (denominados CL2 e CL6) . Foi verificado que esses carvões apresentavam fracas propriedades aglutinantes devido a seu baixo grau de carbonificaçào e alto teor de componentes inertes para a coqueificação. Portanto, o aproveitamento dos carvões CL2 e CL6 para a produção de coque foi efetivado através da sua participação em mistura de carvões coqueificantes. Isso foi conduzido de duas formas, através de ensaios denominados de substituição e de adição. No primeiro caso foram substituídos determinados carvões da mistura-base de coqueificação enquanto no segundo, foram adicionadas quantidades crescentes dos carvões CL2 e CL6. A fim de avaliar a influência desses carvões sobre a estrutura e as propriedades dos coques produzidos em um fomo-piloto de carbonização, foram utilizados ensaios rotineiros da indústria siderúrgica e técnicas de caracterização da estrutura de materiais carbonosos. A substituição de um carvão importado de propriedades similares, num teor de 10%, pelo CL2. proporcionou uma significativa melhoria em todas as propriedades do coque. Dos ensaios de resistência mecânica empregados, somente o ensaio de resistência em tambor detectou uma queda considerada significativa a partir de 10% de adição. Foi verificado que a adição dos carvões de Chico-Lomã agiu no sentido de um aumento pronunciado da reatividade dos coques produzidos e, por conseqüência da diminuição da resistência após a reação do coque, a partir de 5% de adição. Isto foi atribuído ao ataque preferencial do CO2 aos componentes isotrópicos e inertes do coque. Um melhor aproveitamento do carvão de Chico-Lomã na composição do coque seria possível através da otimização da sua interação com a mistura-base. / The present work has as general target to evaluate the technical viability of the use of coals from Chico-Lomã Coalfield for the blast-furnace coke production. In a first stage a wide characterisation of samples from two seams at the Chico-Lomã Coalfield (named CL2 and CL6) was carried out, under the point of view of the cokemaking process. It was verified that those coais presented weak caking properties due to its low rank degree and high inert components. Therefore, the use of the CL2 and CL6 coals for the coke production was done through to its participation in blends of coking coals, in experiments named substitution and addition. In the first case certain coals of the blend was substituted for the CL coals, while in the second, increasing amounts of the CL coals were added in the original blend. In this sense, a complete characterisation of the blends that included them was done. Afterwards, the cokes produced in a pilot-scale oven were evaluated and their properties were correlated to their structures. The substitution of an imported coal of similar properties, in a content of 10%, for the CL2, provided a significant improvement in all the properties of the coke. The chemical composition of cokes with CL2 and CL6 addition wasn't substantially altered. From all tests of mechanical strength, only the DI presented a light fall, proportional to the amount of CL added to the coai blend. The addition of CL coals acted mainly in the sense of causing an accentuated increase in reactivity (CRJ) and, as a consequence, a depletion in coke strength after reaction (CSR), dueto changes in the coke texture. It's possible to use significant amounts ofthe Chico-Lomã coals in coke production, since the coal blend is optimised in function of these coais.

Preliminarmente, estudos de avaliação do Lavador do Recreio, pertencente à Companhia de Pesquisas e Lavras Minerais, COPELMI, foram realizados. Basicamente, estes estudos se referiram ao circuito de grossos (jigue) e finos (hidrociclones e peneira desaguadora do produto fino final). Ensaios densimétricos nos produtos do jigue (rejeito 1, rejeito 2 e carvão lavado) foram feitos para determinação das curvas de lavabilidade e partição bem como ensaios granulométricos nos pontos do circuito de finos (alimentação, "underflow" e "overflow" dos hidrociclones, ladrão do tanque de alimentação dos hidrociclones, "undersize" e "oversize" da peneira desaguadora do produto fino final) para determinar possiveis perdas. Concluiu-se que o ponto onde as perdas foram demasiadas e mudanças seriam necessárias é o "undersize" da peneira desaguadora do produto fino final. Então, partiu-se para estudos de simulação com os dados de lavabilidade do circuito de finos. Foram simulados três equipamentos muito utilizados no beneficiamento de finos de carvão: mesas concentradoras, espirais ciclones autógenos. A partir destes concentradoras e estudos foram determinados os balanços de massas e metalúrgicos que suportaram estudos econômicos comparativos entre estas três alternativas. Do estudo econômico verificou-se que a melhor opção por apresentar melhor relação custo x beneficio seria a inserção de espirais concentradoras no circuito de finos. Finalmente, partiu-se para estudos em escala-piloto com espiral de Reichert LD 9, a qual foi desenvolvida para beneficiar carvões com alto teor de cinzas, a fim de avaliar o comportamento deste equipamento quando beneficiando diversos carvões da Mina do Recreio e Butiá-Leste. Com estes resultados, estudos de viabilidade econômica das espirais foram ainda realizados. / First of all, evaluation studies on the Recreio Coal Preparation Plant, belonging to "Companhia de Pesquisas e Lavras Minerais COPELMI", were done. Basically, these studies referred to the coarse (Baum jig) and fine (hydrocyclones and dewatering screen of the final fine product) circuits. Sink-float analyses were carried out on the products of the jig (reject 1, reject 2 and clean coal) in order to determine the washabili ty and Tromp curves as well as particle size analyses on the points of the fine circuit (feed, underflow and overflow of the hydrocyclones, scape of the hydrocyclones feed sump, undersize and oversize of the dewatering screen of the final fine product) in order to determine possible waste. It was concluded that the point in which there was too much waste and changes would be necessary is the undersize of the dewatering screen of the final fine product. So, simulation studies were done through washability data of the fine circui t. Three pieces of equipment much used in cleaning coal fines were simulated: shaking tables, spirals and autogenous cyclones. From these studies, the mass and metallurgical balances that supported comparative economic studies among these three options were determined. From the economic study, it was verified that the best option would be the inserction of spirals in the fine circuit for their presenting the best cost x benefit relation. Finally, scale-up tests with Reichert LD 9 spiral which was developed to process high ash coals were also carried out with the goal of evaluating the behaviour of this piece of equipment when cleaning coals from the Recreio and ButiaLeste Mines. In addition, from these results, economic viability studies on the spirals were still done.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Florestal, 2009. / Submitted by Allan Wanick Motta (allan_wanick@hotmail.com) on 2010-03-10T16:10:03Z No. of bitstreams: 1 2009_CristianoKleberdeFigueiredo.pdf: 2187445 bytes, checksum: e1d3670d4a1031213d9ada277a182760 (MD5) / Approved for entry into archive by Lucila Saraiva(lucilasaraiva1@gmail.com) on 2010-05-04T18:43:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_CristianoKleberdeFigueiredo.pdf: 2187445 bytes, checksum: e1d3670d4a1031213d9ada277a182760 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-05-04T18:43:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_CristianoKleberdeFigueiredo.pdf: 2187445 bytes, checksum: e1d3670d4a1031213d9ada277a182760 (MD5) Previous issue date: 2009 / O Brasil é o primeiro produtor e consumidor mundial de carvão vegetal com 75% da produção destinada a indústria siderúrgica. Os processos de carbonização utilizam de maneira geral, tecnologias artesanais de difícil controle e rendimentos gravimétricos relativamente baixos. Os valores médios normalmente admitidos estão compreendidos entre 18 e 25%. Novas tecnologias estão em curso de desenvolvimento a fim de melhorar estas cifras. A pirólise sob pressão é uma destas tecnologias. Estudos recentes mostram que a utilização de pressão pode aumentar em 50% os rendimentos gravimétricos e reduzir consideravelmente os tempos de carbonização. Dentro deste contexto o Serviço Florestal Brasileiro (SFB) em parceria com o Centro de Cooperação Internacional em Pesquisa Agronômica para o Desenvolvimento (CIRAD) estudaram estatisticamente o impacto da pressão sobre o processo de carbonização. Os ensaios, 36 no total, foram conduzidos com madeira de Eucalyptus grandis, com três pressões relativas de trabalho (0, 5 e 10 bars ), duas temperaturas finais (450 et 600°C) e três umidades da madeira (0, 15 et 110%). Cinco variáveis em resposta aos experimentos foram analisadas e discutidas segundo um plano fatorial aleatório: rendimento gravimétrico (RG), rendimento em carbono fixo (RCF), densidade aparente (DA), teor de carbono fixo (TCF) e poder calorífico superior (PCS). O RGs apresentou o maior ganho (+17%) quando a pressão foi elevada de 0 para 5 bars a 450°C. Para uma umidade de 110% de umidade da madeira, a DA apresentou incremento significativo (33%) quando a pressão foi elevada de 5 para 10 bar. A pressão apresentou efeito negativo sobre o TCF e o PCS, com redução respectivamente de 76 para 70%. e 7390 para 7165 Kcal/kg. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Brazil is the largest producer and consumer of charcoal with 75% for the steel industry. Carbonization processes are usually difficult to control craft technologies and offering relatively low mass yields. The average values are often admitted between 18 and 25%. New technologies are being developed to improve these numbers. Pyrolysis under pressure is one such technique. Recent studies have shown that the use of the pressure may increase by 50% gravimetric yield and reduce the carbonization time. It is in this context that the Brazilian Forest Service (SFB) in partnership with the French Agricultural research Centre for International Development (CIRAD) statistically studied the impact of pressure on the carbonization process. The trials, thirty six (36) in total, were conducted on Eucalyptus grandis wood specie and focused on three relative pressures (0, 5 and 10 bars), two temperatures (450 and 600 °C) and three moisture content (0, 15 and 110%). Five variables in response to the experiments were analysed and discussed using a random factorial analysis: gravimetric yield (GY), fixed carbon yield (FCY), bulk density (BD), fixed carbon content (FCC) and higher calorific value (HCV). The RG displays the highest gain (+17%) for 0 to 5 bars at 450 °C. For a 110% of wood moisture content value, the DA increase significantly (33%) between 5 to 10 bars. The pressure has a negative impact on the CFC and the HCV with respectively 76 to 70%. and 7390 to 7165 Kcal/kg.