O carvão responde pela maior parte da produção da eletricidade em vários países, e é o combustível mais queimado em caldeiras de usinas termelétricas no mundo, sendo assim uma das principais fontes de gases de efeito estufa. A biomassa de madeira é um combustível renovável, e o dióxido de carbono tem um ciclo curto nos processos de oxidação das biomassas. Este estudo teve como principais objetivos comparar a combustão de dois carvões minerais (um brasileiro e outro colombiano) e um carvão vegetal em um forno tubular de queda livre, comumente chamado de forno DTF (Drop Tube Furnace). Um DTF consiste em um reator cilíndrico vertical, com aquecimento homogêneo, onde a combustão de partículas de um combustível sólido ocorre em condições semelhantes às que ocorrem em caldeiras de leito pulverizado. Recentemente foi construído no Laboratório de Combustão do Departamento de Engenharia Mecânica da UFRGS um forno DTF com 1,340 m de altura útil e que opera até 1200°C. A combustão foi avaliada a 1100°C em termos de burnout, análise de temperatura e espécies químicas ao longo do comprimento do reator. Dos resultados obtidos, o carvão colombiano mostrou-se mais reativo por ter sido consumido mais rapidamente, alcançando burnouts mais elevados do que o carvão brasileiro e o carvão vegetal. O carvão vegetal e o carvão brasileiro obtiveram burnouts semelhantes ao longo do comprimento do forno. O carvão vegetal liberou mais CO que os carvões minerais no início da combustão. A emissão de NO foi mais alta na combustão do carvão colombiano e do carvão vegetal porque estes concentram mais nitrogênio em sua estrutura. As emissões de SO2 também foram proporcionais ao teor de enxofre nos carvões, de maneira que o carvão brasileiro apresentou as maiores concentrações, seguido pelo carvão colombiano e por último, o carvão vegetal. O ar comprimido afeta de forma regular a temperatura no forno, sendo maior a diferença de temperatura entre o perfil com ar comprimido e o perfil sem ar comprimido próximo ao ponto de injeção, o queimador. O perfil sem ar comprimido demostra que o aquecimento do DTF não é homogêneo. A combustão do carvão aumenta significativamente a temperatura no forno, chegando próximo ao perfil de temperatura sem a injeção de ar comprimido. Este trabalho incluiu ainda um estudo prévio do dosador de partículas, considerando diferentes tipos de carvão e carvão vegetal. / Coal is the main fuel in thermoelectric generation in many countries in the world, in spite of its well known being one of the main sources of greenhouse gases. On the other hand, wood biomass is a renewable energy source, associated to a short life cycle of the carbon dioxide produced in its oxidation processes. This study aimed at comparing the reactivity, in combustion atmosphere, of two coals, a Colombian one and a Brazilian one, as well as of a charcoal, by means of a drop tube furnace (DTF). A DTF consists in a vertical cylindrical reactor, capable of mantaining a homogeneously heated section along which combustion of solid fuel particles take place in similar heating rate and temperature conditions as those that are found in the operation of industrial-scale pulverized coal boilers. A DTF was built in the Combustion Laboratory of the Mechanical Engineering Department at Federal University of Rio Grande do Sul. The reactor measures 1340 mm in testing height and can be heated to provide inner temperatures up to 1200ºC. Combustion of samples of the selected fuels was evaluated in terms of the evolution of burnout, gas temperature and composition of the gas and of the char collected in a set of positions along the DTF axys. As main results, it was observed that the reactivity of the Colombian coal is higher than that of the other fuels all along the DTF height. Similar results for burnout were found for the Brazilian coal and the charcoal. Emissions were also investigated. It was observed that combustion of the charcoal releases more CO in the initial portion of the particles displacement inside the reactor. Emission of NO was found to be higher in the combustion of the Colombian coal as well as in the combustion of the charcoal, accomopanying the higher nitrogen content in the composition of the two fuels. Emissions of SO2 were also proportional to sulphur content in the fuels, so that the higher amounts of this species were found in the combustion of the Brazilian coal, followed by the Colombian coal and the charcoal. Temperature measurements were made with a probe specifically designed for that purpose. It was verified that the DTF provides a satisfactory testing length as long as combustion takes place. Discussion of the results includes the calibration of the dosing apparatus.

Submitted by LEONARDO ALFREDO SALIM null (leonardosalim_las@hotmail.com) on 2018-06-27T16:08:53Z No. of bitstreams: 1 Tese Leonardo Alfredo Salim.pdf: 12084411 bytes, checksum: 4e4df6683eab7d6125b71ecc8e629d94 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Aparecida Puerta null (dripuerta@rc.unesp.br) on 2018-06-28T12:11:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 salim_la_me_rcla.pdf: 11907717 bytes, checksum: 326a51071a02d7874baae0361ba36f01 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-28T12:11:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 salim_la_me_rcla.pdf: 11907717 bytes, checksum: 326a51071a02d7874baae0361ba36f01 (MD5) Previous issue date: 2018-05-02 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O gás radônio, resultado do decaimento radioativo do 238U e 232Th, é motivo de grande preocupação para o homem. Ele é uma das mais importantes fontes de radiação ionizante de origem natural que as pessoas estão expostas, sendo considerado pela OMS (Organização Mundial da Saúde) como o segundo maior causador de câncer de pulmão. O carvão mineral como qualquer outro combustível fóssil está associado a materiais radioativos naturais, devido principalmente ao seu conteúdo de 238U e 232Th. Para a compreensão do comportamento do gás radônio em área de mineração de carvão e determinar o grau de exposição das pessoas ao gás nesta área, foram determinadas a taxa de exalação de radônio de amostras de carvão, cinza, siltito e tufo vulcânico coletadas na mina Amado Simões PI-08 (Companhia Carbonífera do Cambuí), em Figueira (PR), a concentração de radônio no ar do interior da mina e a concentração de radônio, parâmetros físicos e químicos dos solos próximos à mina. As taxas de exalações foram obtidas por curvas experimentais da concentração de radônio em função do tempo, e variaram de 0,064 a 0,717 Bq/kg.h. Observou-se que o gás radônio entrou em equilíbrio radioativo após 180 horas de análise. A concentrações de radônio dissolvido no ar do interior da mina variaram de 7,2 a 770,5 Bq/m³, observou-se que o radônio tem maior escape das rochas por fraturas presentes nas frentes de lavra e que maior taxa de exalação vem das rochas encaixantes, remetendo em um problema radiológico à área de descarte. A concentrações de radônio nas amostras de solo variaram de 0,04 a 276,48 (kBq/m³), a qual obteve correlação com a concentração de U, que variou de 0,43 a 8,46 ppm. Observou-se a tendência do radônio se acumular em ambientes com maior concentração de urânio, úmidos, aluminosos, argilosos e com presença de matéria orgânica. / Radon gas, the result of the radioactive decay of 238U and 232Th, is a matter of great concern to man. It is one of the most important sources of naturally occurring ionizing radiation that people are exposed to and is considered by the World Health Organization (WHO) to be the second largest cause of lung cancer. Mineral coal like any other fossil fuel is associated with natural radioactive materials, mainly due to its content of 238U and 232Th. In order to understand the behavior of the radon gas in the coal mining area and determine the degree of exposure of the people to the gas in this area, the radon exhalation rate of samples of coal, ash, silt, and volcanic tuff collected at the Amado mine Simões PI-08 (Companhia Carbonífera do Cambuí), in Figueira (PR), the radon concentration in the air inside the mine and the radon concentration, physical and chemical parameters of the soils near the mine. The exhalation rates were obtained by experimental curves of the radon concentration as a function of time, and ranged from 0.064 to 0.717 Bq / kg.h. It was observed that the radon gas entered into radioactive equilibrium after 180 hours of analysis. The concentrations of radon dissolved in the air inside the mine varied from 7.2 to 770.5 Bq / m³, it was observed that the radon has greater escape of the rocks by fractures present in the mining fronts and that higher exhalation rate comes from encasing rocks, sending in a radiological problem to the area of discard. The concentrations of radon in the soil samples ranged from 0.04 to 276.48 (kBq / m³), which correlated with the U concentration, which ranged from 0.43 to 8.46 ppm. It was observed the tendency of radon to accumulate in environments with higher concentration of uranium, humid, aluminous, clayey and with presence of organic matter. / CNPq: 142378/2017-8.

A presente pesquisa teve por objetivo a análise do comportamento de diferentes combinações de liners de um determinado solo com e sem cimentação, submetidos à percolação de líquidos ácidos, com o objetivo de simular o comportamento de campo de liners de aterros especiais, que recebem resíduos à base de pirita. Tal resíduo em contato com água e oxigênio forma solução de ácido sulfúrico. Assim sendo, as pretensões deste trabalho foram a análise do comportamento compressivo de liners formados por um dado tipo de solo compactado, com e sem a adição de cimento, através do emprego de um equipamento de adensamento modificado desenvolvido especialmente para esta pesquisa. Da mesma forma, procedeu-se o estudo dos fenômenos de transporte de contaminantes por meio do liner em estudo, basicamente daqueles que comandam o transporte (difusão, advecção, sorção, retardamento da frente de contaminação e grau de afinidade entre o contaminante e o liner). Ensaios isotrópicos a altas tensões de confinamento também foram realizados a fim de se estudar a possível desestruturação dos liners quando percolados por resíduos ácidos. Os resultados obtidos destacam a desestruturação de amostras naturais do solo estudado quando percolado por rejeitos ácidos, em todas as concentrações estudadas, tanto em ensaios triaxiais isotrópicos quanto em ensaios de carregamento axial com deformações laterais nulas. Conclui-se que as águas ácidas quando percoladas por meio de um solo com presença de finos, tende a proporcionar um efeito de carreamento de partículas, aumentando conseqüentemente a porosidade, fator este que poderia proporcionar a falha operacional de um liner. / The objective of this work is to analyse the behavior of a liner formatted by different combinations of soil and cement, percolated by low pH waters under different hydraulic gradients and concentration of acid in the percolant, aiming to simulate in laboratory what would happen in the field to liners in contact with pyrite wastes, from mineral coal mining. Pyrite wastes in contact with water and oxygen result in sulphuric acid, what makes the objective of this research the study of the compressive behavior of the liner submitted to the percolation of acid waters, by means of a special column equipment developed during this research, which allows applying an axial load to the sample under flux. Also, the variation of the transport of contaminants values were investigated, basically diffusion, advection, sorption, retardation coefficient, distribution coefficient, hydrodynamic dispersion, ground water velocity and hydraulic conductivity). Triaxial Isotropic tests were carried out under high confinant pressures in order to verify the volume changes of the samples due to the low-pH contamination. The results show that liners formatted only by soil had rearrange of their structure due to acid percolations, according to both column and isotropic tests. The value of the hydrodynamic dispersion was considerated being totally dependent on the diffusion, because the hydraulic conductivity of the differente combination was low. The results also show that low-pH percolations make a rearrange of the fine particles into the sample, because after a grain size distribution test, the fine particles from the top of the samples were detected on the bottom of the sample, what increase the porosity on the top of the samples, what could lead the liner to a failure.

O carvão da camada Barro Branco, situado na região sul do estado de Santa Catarina, tem sido amplamente estudado e utilizado, apresentando por esta razão reduzidas reservas. O carvão remanescente da camada Bonito na mesma região é menos conhecido e caracteriza-se pelo alto teor de cinzas e pela alta percentagem de partículas com densidade próxima a do concentrado. Esta peculiaridade torna difícil o seu tratamento nas usinas de beneficiamento atuais, que utilizam jigues para esta finalidade. Os requisitos técnicos do combustível (carvão) exigidos pelas usinas do Complexo Termelétrico Jorge Lacerda, seu maior cliente, são teores de cinzas e enxofre total <43% e ≤2,3%, respectivamente. Algumas Carboníferas locais estão estudando outros processos de beneficiamento para o carvão, embora a maioria das que ainda mantêm jigue como o principal equipamento de tratamento não produza o carvão com as características exigidas pelo mercado. Este trabalho pesquisa outras rotas e melhorias para o tratamento do carvão em questão. Processamentos a seco e testes hidráulicos (jigagem) foram conduzidos na Alemanha para este objetivo. Na seqüência, testes utilizando dois intervalos granulométricos foram realizados em jigue processado por batelada para estudo da influência da freqüência de pulsação, amplitude e espessura do leito na segregação das frações de carvão, a fim de otimizar a operação de jigagem. Ao final, confirma-se que os resultados do processamento do carvão ROM nas freqüências específicas de 88 min-1 e 64 min-1 para as frações 16 mm x 6,3 mm e 6,3 mm x 2 mm, nesta ordem e com a espessura de leito em torno de 125 mm produz carvão com teores de cinzas e enxofre em torno de 43% e 2%, respectivamente e rendimento mássico de 28%. Se somados à fração 2 mm x 0,1 mm, tratada em espirais, o teor médio de enxofre mantém-se em 2% e o teor de cinzas e rendimento mássico do produto final alcançam os respectivos valores de 43,3% e 34%, embora os testes tenham sido conduzidos em laboratório. / The coal from Barro Branco seam, which is widely used, is situated in the southern Brazil, State of Santa Catarina, and it is reaching depletion. The remaining coal from Bonito seam in the same region is less known and is characterized by the high percentage of near-gravity material and ash content. This peculiarity makes it difficult to treat in the current processing plants, which use jigs for this purpose. This product should have <43% of ash content and ≤2.3% of sulfur content for supplying Jorge Lacerda‟s thermal electric power plant, which uses coal as combustible. A few local coal companies are testing the dense medium process for coal beneficiation, although most of them that still maintain jigs as the main cleaning equipment do not produce the coal required by the market. This study was carried out to investigate other routes and improvements for coal cleaning. Dry processing and jigging tests were conducted in Germany for this purpose. Dry processing was done using an X-ray sorter. Tests were also performed using a batch jig to study the influence of jig frequency, amplitude and bed thickness on the separation of two coal fractions. It was found that the processing of the ROM coal in the specific frequencies of 88 min-1 and 64 min-1 to respective intervals 16 mm x 6.3 mm and 6.3 mm x 2 mm, in a bed thickness around 125 mm, produces a coal with ash content and sulfur content about 43% and 2%, respectively and 28% mass yield. If added to size fraction 2 mm x 0.1 mm, treated in spirals, the average sulfur content remains at 2%, ash content and mass yield of the final product reach the respective values of 43.3% and 34%, although the tests have been handled in laboratory.

O aumento da população e o desenvolvimento da economia criam a necessidade de expansão de mais de quatro mil Megawatts da energia nova por ano no Sistema Interligado Nacional (SIN). O sistema elétrico brasileiro é peculiar, devido a sua grande capacidade, extensão continental e grande dependência na energia renovável hídrica. Outra peculiaridade é a capacidade potencial de inserção de outras formas da energia renováveis “verdes” no sistema. Embora as vantagens ambientais das energias renováveis, elas têm limitações, são variáveis e dependentes das condições climáticas. Para que o setor elétrico brasileiro possa atuar com confiabilidade com mais energia renovável deve haver concomitante mais energia firme de origem térmica disponível. Assim o trabalho analisa, na perspectiva global, o estado da arte e as tendências das fontes de geração elétrica, sob o ponto de vista de disponibilidade, preço e sustentação ambiental. De forma especial, o trabalho analisa as opções de geração térmica no Brasil. Conclui pela necessidade do Brasil priorizar o uso dos recursos disponíveis dentro de suas fronteiras como o carvão mineral para garantir a geração térmica elétrica auto-suficiente. O trabalho demonstra as vantagens sociais e de desenvolvimento de uma indústria do carvão para as regiões produtoras. Aponta também a necessidade de implementação de tecnologias modernas a fim de atender à legislação ambiental, que gradativamente deve aumentar as restrições das emissões poluentes, na medida em que as tecnologias forem desenvolvidas. / The population and economy growth in Brazil generate the necessity of an expansion higher than four thousand Megawatts of new electric energy per year. The Brazilian Electrical System is peculiar because of its continental extension and also its strong dependence in renewable energy (hydro). Another reason for its peculiarity is the potential of inserting other forms of renewable and “green” energy in the system. Although the environmental advantages of the “renewable”, these kinds of energies are variable and dependant of the weather conditions. In order to the electrical system be more reliable, its operation must be combined with a larger addition of thermal energy. Thus this report analyses thermal generation option in Brazil. Looking at the developed countries trends in diversify power generation, the article indicates the advantages and the priority of using, in Brazil, internal resources like coal to guarantee the self-sufficient thermal generation electrical capacity. The dissertation demonstrates the social advantages to develop the coal industry for the producers region, witch are poor areas in Brazil. The proposition points the need of implement modern technologies in order to attend the environmental legislation, which must increase the emissions restrictions as these technologies are developed.

CIRINO, M. A. G. Estudo de pastas de cimento Portland com adições de cinzas de carvão mineral para uso na cimentação de poços de petróleo. 2016. 132 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Estruturas e Construção Civil)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-05-05T10:35:32Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_magcirino.pdf: 2721304 bytes, checksum: 521ffe6b0a7f651032e4dfeb74f9bebc (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-06-16T17:19:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_magcirino.pdf: 2721304 bytes, checksum: 521ffe6b0a7f651032e4dfeb74f9bebc (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-16T17:19:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_magcirino.pdf: 2721304 bytes, checksum: 521ffe6b0a7f651032e4dfeb74f9bebc (MD5) Previous issue date: 2016-10-21 / Among the Portland cements used for the cementing of oil wells in Brazil, the CPP Class G and the Special Class CPP stand out. These have more factory control, logistical and production costs than ordinary cements. The formulated pastes, with cements for civil construction, do not meet the normative requirements of the Brazilian Institute for regulamentation NBR 9831/2006, especially regarding the compressive strength. In order to improve the compressive strength properties of the pulps, it is necessary to modify its microstructure. For this purpose, it is possible to make use of mineral additives, such as the ash from mineral coal combustion, which in the state of Ceará is abundant as a residue from the Pecém thermoelectric plants, becoming an environmental liability and an economic problem for companies. The aim of this research is to study the feasibility of using CPII F 32 and CP V cements, with lower production and distribution costs than cements for oil wells, with partial replacement of cements by two types of mineral coal ashes CV1 (gray ash) and CV2 (light gray), in the proportions of 0% (paste without additions), 5% and 10% by mass of the cement, for application in well cementing with pulps formulated with density of 14.5 lb / gal (1.737 g / cm 3). In order to evaluate the formulated pastes, mineral cements and ashes were characterized in terms of chemical, physical and microstructural aspects, as well as formulated pastes for physic-chemical requirements and technological API tests (consistometry, free water content, (NBR 9831 (2006) and API SPEC 10A (2002)), In addition to evaluate the evolution of the compressive strength at the ages of 24 hours, 7 days and 28 days at the curing temperature of 38 ° C. It is concluded that the formulated pastes presented good results in terms of free water content, consistometry and compressive strength with 8 hours of curing, besides developing good compressive strength at 28 days, with results close to or higher than the pastes formulated with the cements Portland CPP grade G and Special Grade CPP, at a pulp density of 14.5 lb / gal, when compared to similar searches. The results allow the feasibility of the use of pulps formulated for application in shallow oil wells, especially for the CPV10CV2 pulp, with better results for API technological tests / Dentre os cimentos Portland utilizados para a cimentação de poços de petróleo no Brasil, destacam-se o CPP Classe G e o CPP Classe Especial. Os quais possuem maior controle fabril, custos logísticos e de produção do que os cimentos comuns. As pastas formuladas, com cimentos para construção civil, não atendem aos requisitos normativos da NBR 9831/2006, sobretudo quanto à resistência à compressão. Para se melhorar as propriedades de resistência à compressão das pastas se faz necessário modificar sua microestrutura, para tal, pode-se fazer uso de adições minerais, como as cinzas da combustão de carvão mineral que no estado de Ceará encontra-se em abundância como resíduo industrial proveniente das termelétricas do Pecém, tornando-se um passivo ambiental e um problema econômico para as empresas. Assim, esta pesquisa tem como objetivo o estudo da viabilidade de utilização dos cimentos CPII F 32 e CP V, com menor custo de produção e distribuição do que os cimentos para poços de petróleo, com substituição parcial dos cimentos por dois tipos de cinzas de carvão mineral, CV1 (cinza de fundo) e CV2 (cinza leve), nas proporções de 0% (pastas sem adições), 5% e 10% em massa do cimento, para aplicação em cimentação de poços de petróleo com pastas formuladas com densidade de 14,5 lb/gal (1,737 g/cm³). Para se avaliar as pastas formuladas, inicialmente caracterizou-se os cimentos e as cinzas de carvão mineral quanto aos aspectos químicos, físicos e microestruturais, e as pastas formuladas quanto aos requisitos físico–químicos e ensaios tecnológicos API (consistometria, teor de água livre, resistência à compressão na idade de 8 horas), baseadas na NBR 9831 (2006) e API SPEC 10A (2002), além de avaliar a evolução da resistência à compressão nas idades de 24 horas, 7 dias e 28 dias à temperatura de cura de 38°C. Conclui-se que as pastas formuladas apresentaram bons resultados quanto ao teor de água livre, consistometria e resistência à compressão com 8 horas de cura, além de desenvolver boa resistência à compressão aos 28 dias, com resultados próximos ou superiores às pastas formuladas com os cimentos Portland CPP classe G e CPP Classe Especial, para a uma densidade de pasta de 14,5 lb/gal, quando comparados com pesquisas semelhantes. Os resultados possibilitam a viabilidade do uso das pastas formuladas para aplicação em cimentação de poços de petróleo rasos, sobretudo para a pasta CPV10CV2, com melhores resultados paras os ensaios tecnológicos API

SAMPAIO, K. N. H. Avaliação técnica da utilização de cinzas de combustão do carvão mineral provenientes de termelétrica em argamassas de revestimento. 2017. 89 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil)-Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil: Estruturas e Construção Civil, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-10-24T14:13:48Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_knhsampaio.pdf: 2174900 bytes, checksum: 3f9554b5853871212621dd3af72085ff (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-11-07T18:47:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_knhsampaio.pdf: 2174900 bytes, checksum: 3f9554b5853871212621dd3af72085ff (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-07T18:47:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_knhsampaio.pdf: 2174900 bytes, checksum: 3f9554b5853871212621dd3af72085ff (MD5) Previous issue date: 2017-06-14 / In Brazil, 65% of the power generation projects are thermal plants. In the state of Ceará they are responsible for 61.11% of the energy production, highlighting the thermal plants of Pecém I and Pecém II which together have an installed capacity of 1085MW. However, the thermal plants have a major environmental liability for its waste generation, among which stands out the ashes from the combustion of coal (ACC). In order to give a more suitable destination to this waste, its incorporation into raw materials may generate sustainable materials. This thesis proposes to apply those thermal plants’ ashes in mixed mortar of cement and lime, replacing lime by ACC in contents of 0%, 25%, 50%, 75% and 100%, analyzing the characteristics in fresh state and hardened states, as well as its durability. Regarding the fresh state’s tests, the consistency index was fixed and it was quantified the amount of water necessary for each mixture to reach it. Afterwards, the loss of consistency of each mortar was evaluated after five and ten minutes. Finally, the rheology was investigated by the Squeeze-flow method. Regarding the hardened state’s tests, the tensile strength in flexion, the compressive strength and the tensile strength were evaluated. In the end, the durability was analyzed through the permeability test by the pipe method and the cracking aperture lengths. The results were analyzed by an analysis of variance (ANOVA) and the multiple comparisons of means by the Duncan’s test, using the software Statistica 7.0. They indicate that its replacement is technically feasible, as giving a better performance in its workability, resistance and durability. All of the mortars with ACC have shown an improvement in its characteristics compared to the reference mortar, and the mortars with more than 75% of ACC stood out among in resistance, in consistency, and in durability. Keywords: Coal Ash. Sustainable Materials. / No Brasil, 65% dos empreendimentos de geração de energia são usinas termelétricas. No Ceará as mesmas são responsáveis por 61,11% da produção de energia do estado, destacando-se as usinas termelétricas de Pecém I e Pecém II, que juntas possuem a capacidade instalada de 1085MW. Contudo, as usinas termelétricas possuem um grande passivo ambiental pela sua geração de resíduos, dentre os quais se destacam as cinzas da combustão do carvão mineral (CCCM). Para dar uma destinação adequada a esse resíduo, busca-se incorporá-lo em matérias-primas. O presente trabalho propõe aplicar essas cinzas na confecção de argamassas mistas de cimento e cal, substituindo a cal por CCCM nos teores de 0%, 25%, 50%, 75% e 100%, analisando assim suas características tanto no estado fresco quanto no estado endurecido. Com relação aos ensaios no estado fresco, foi fixado o índice de consistência e a partir do mesmo foi quantificada a quantidade de água necessária para cada mistura atingi-lo, em seguida foi avaliada a perda de consistência da argamassa após cinco e dez minutos. Por fim, foi investigada a reologia pelo método do Squeeze-flow. Com relação aos ensaios no estado endurecido, foram avaliadas as resistências à tração na flexão e à compressão e a resistência de aderência à tração. Finalmente, a durabilidade foi analisada através dos ensaios de permeabilidade pelo método do cachimbo e a taxa de abertura de fissuras. Os resultados foram analisados por uma análise de variância (ANOVA) e o comparativo múltiplo de médias pelo teste de Duncan, utilizando o software Statistica 7.0. Os mesmos indicaram que a substituição é viável tecnicamente conferindo um melhor desempenho na sua trabalhabilidade, resistência mecânica e durabilidade. Todas as argamassas com CCCM mostraram melhoras em suas características quando comparadas ao traço de referência, sendo a argamassa com teores acima de 75% de CCCM as que mais se destacaram em resistência, consistência e durabilidade.

Estima-se que 60 a 70% do carvão ROM (run of mine) de Santa Catarina é descartado em módulos de rejeitos. Para mitigar o impacto ambiental decorrente deste armazenamento, cabe o manejo do rejeito integrando-o à paisagem através da implantação de cobertura vegetal. Neste sentido, este trabalho teve por objetivo propor a produção de solo a partir de rejeito de carvão mineral. Esse solo é passível de ser empregado na própria recuperação de áreas degradadas, evitando a extração de solo em áreas de empréstimo. O método consistiu na coleta e caracterização de rejeito de carvão (substrato), escórias e calcário (materiais alcalinos) e de lodo de estação de tratamento de esgoto (fonte de carbono orgânico, nitrogênio e fósforo). O rejeito foi beneficiado em meio denso para retirada de material carbonoso como flutuado na densidade de 2,2 e de material pirítico como afundado na densidade de 2,6; seguido de britagem e moagem para granulometria inferior a 2,0 mm. Escórias de aciaria, decorrentes da produção de aços especiais e aço ao carbono, foram britadas, moídas para granulometria inferior a 2,0 mm e utilizadas separadamente. O calcário já é comercializado abaixo de 2,0 mm não necessitando processamento extra. Lodo de ETE foi submetido a processo térmico, para desinfecção e secagem, destorroado também abaixo de 2,0 mm constituindo um biossólido. Adotou-se solo de área de empréstimo como material de controle. Estudos de crescimento vegetal foram conduzidos em um modelo experimental fatorial (dezesseis tratamentos implantados em triplicata): substrato principal (rejeito de carvão ou solo de área de empréstimo), misturado ou não a lodo de ETE, misturados ou não, separadamente, a três fontes de alcalinidade (escória de aço especial, escória de aços carbono e carbonato de cálcio). Os tratamentos com rejeito receberam cinzas de casca de arroz como condicionador físico. Os tratamentos foram dispostos em vasos, semeados com Avena strigosa (Aveia Preta), caracterizados e monitorados considerando-se parâmetros químicos (pH, macro e micro nutrientes), físicos (porosidade, densidade, capacidade de campo e condutividade elétrica) e ambientais (metais ambientalmente disponíveis). A Aveia Preta foi colhida próximo ao encerramento de seu ciclo. O material vegetal produzido foi pesado e analisado em termos de nutrientes e metais. Os resultados mostram que a mistura de rejeito da mineração de carvão (0,8% enxofre total) com a cinza de casca de arroz, concomitantemente a fonte de alcalinidade (escória ou calcário) e material orgânico (biossólido), resultou em um solo com propriedades químicas adequadas ao crescimento da Aveia Preta. Análises de tecido vegetal mostraram valores de macro e micronutrientes dentro dos padrões estabelecidos para esta espécie. A combinação rejeito de carvão dessulfurizado/cinza de casca de arroz/escória de aciaria/lodo configura-se como uma alternativa à disposição dos mesmos em módulos de rejeito e aterros. O uso de escórias de aciaria mostra-se uma alternativa viável ao calcário para neutralização de rejeito de carvão nas condições do experimento. Ainda que as escórias de aciaria, e em especial a escória de aço especial, tenham incluído cromo ao sistema solo-planta, as condições edáficas favoreceram o crescimento da Aveia Preta, denotando pouco efeito do mesmo no crescimento vegetal. / It is estimated that 60 to 70% of South Brazilian run of mine (ROM) coal is discharged into refuse piles as coal waste. In order to mitigate the environmental impact caused by storage, coal waste management is necessary through its integration into the landscape by the establishment of a vegetational cover. Because of this, the objective of this study was to propose the production of a soil from coal waste. This soil could be used in restoration itself, avoiding the extraction of soil from borrow areas. Methodology included sample collection and characterization of coal waste (main material), steel slag and agricultural lime (alkaline materials), and sewage sludge from a waste water treatment plant (organic carbon, nitrogen and phosphorous sources). Coal waste beneficiation used dense medium gravity separation to remove carbonaceous material that was floated at a density of 2.2 and pyritic material that sank at a density of 2.6, followed by blasting and milling to a particle size smaller than 2.0 mm. Steel slag derived, from special and carbon steel mills, were blasted, milled to particle size smaller than 2.0 mm and used separately. Commercial agricultural lime has a particle size smaller than 2.0 mm and did not need further processing. Sewage sludge from an urban waste water treatment plant was submitted to a thermal process for disinfection and drying, clods were broken to less than 2.0 mm rendering it into a biosolid. Soil from a borrow area was used as a control. Growth vegetation studies were conducted in a factorial delineation (sixteen treatments, all in triplicate): main substrate (coal waste or borrow area soil), main substrate mixed or unmixed with sewage sludge, than each combined with three sources of alkalinity (special steel slag, carbon steel slag and agricultural lime), or a non-alkaline treatment. Treatments composed of coal waste were mixed with rice husk ash to act as a physical soil amendment. All treatments were put in vessels and sown with Avena strigosa (Black Oat), characterized and monitored by chemical (pH, macro and micronutrients), physical (porosity, density, field capacity and electric conductivity), and environmental (readily available metals) parameters. Black Oat was harvested close to the end of its biological cycle. Plant tissue produced was weighed and analyzed for nutrients and metals. Results show that a mixture of coal waste (0.8% total sulfur) with rice husk ash combined concomitantly with a source of alkalinity (steel slag or agricultural lime) and organic material (biosolid) produced a fabricated soil with chemical properties adequate for the growth of Black Oat. Plant material showed that macro and micronutrient values were in agreement with standards established for this species. The combination - dessulfurized coal waste/rice husk ash/steel slag/sewage sludge could serve as an alternative to their disposal in refuse piles and landfills. The use of steel slag was shown to be a feasible alternative to agricultural lime to neutralize coal waste under these experimental conditions. Even though steel slag, especially special slag, added chromium to the soil-plant system, edafic conditions favored Black Oat growth which indicates a minor effect of the chromium present in the soils.

O presente trabalho teve como objetivo desenvolver um protótipo para a produção hidrometalúrgica de sulfato ferroso heptahidratado (FeSO4.7H2O – melanterita). A matéria prima foi um concentrado de pirita obtido a partir de rejeitos do beneficiamento de carvão mineral. Construiu-se, em escala piloto, uma planta de lixiviação com 300 kg de um concentrado com 73,2% de pirita. Nesta unidade, realizou-se uma etapa de lixiviação com água, em circuito fechado, sob condições aeróbias, com o intuito de se obter um extrato aquoso rico em íons férrico e sulfato. A seguir, procederam-se mudanças no sistema de forma a estabelecer uma condição anaeróbia ao meio, transformando os íons férricos em ferrosos. O lixiviado, rico em Fe2+, foi precipitado na forma de sulfato ferroso heptahidratado pela adição de etanol. Esse precipitado foi submetido a uma etapa de recristalização, obtendo-se cristais de melanterita de maior pureza. Ambos os produtos foram caracterizado por análise química elementar e difração de raios X. Os cristais de melanterita recristalizados apresentaram alta pureza, com qualidade para uso químico e farmacêutico. Assim, desenvolveu-se uma nova rota para produção de sulfato ferroso tendo como matéria-prima um concentrado de pirita da mineração de carvão (usualmente o sulfato ferroso é produzido como coproduto da produção de ilmenita e aço). A tecnologia apresenta uma elevada conversão do ferro lixiviado em melanterita e os insumos necessários são pirita, água e álcool etílico. A proposta abre uma nova possibilidade de uso dos rejeitos de carvão e a possibilidade de comercialização de outro produto na cadeia produtiva de carvão mineral. / The aim of this work was to develop a prototype for hydrometallurgical production of ferrous sulfate heptahydrate crystals (FeSO4.7H2O – melanterite). The raw material was a pyrite concentrate obtained from a coal tailing. The leaching system was assembled in pilot scale with 300 kg of a concentrate with 73.2% pyrite. Initially, it was carried out a leaching step in aerobic conditions with the purpose to obtain an aqueous solution rich in ferric ions and sulfate. Next, modifications were proceeded to establish an anaerobic condition in the reactor, converting the ferric to ferrous ions. Ethanol was added to the leaching solution to provide the precipitation of the Fe2+ and sulfate as ferrous sulfate heptahydrate. The ferrous sulfate precipitate was recrystallized, allowing producing melanterite crystals of higher purity. The crystals were characterized in terms of chemical and mineralogical composition. The process allowed producing crystals with a high purity attending chemical and pharmaceutical purposes. Thus, it was developed a process to produce ferrous sulfate from coal wastes (usually, ferrous sulfate crystals are produced as a co product from titanium dioxide and steel production). The technology presents a high conversion factor of soluble Fe2+ to melanterite and the necessary incomes are pyrite, water, and ethylic alcohol. The hydrometallurgical technique applied in this study allowed production of a commercial grade product from coal mining waste material.

A amostra utilizada para este estudo faz parte do material depositado na barragem de rejeitos da mina de carvão da “Carbonífera Criciúma”, localizada na região sul do país (Santa Catarina). Usualmente os finos de carvão junto com a parte mineral, provenientes do processo de beneficiamento são denominados de “lodo” e são descartados como rejeitos, depositados na bacia de decantação. A recuperação dos finos de carvão provenientes do lodo pode propiciar a obtenção de um concentrado que poderia ser aproveitado como combustível na geração de energia elétrica. Também pode contribuir como fator de diminuição do impacto ambiental, minimizando a formação da drenagem ácida de minas (DAM), gerada pelo conteúdo de enxofre contido no material em estudo, além de reduzir o espaço físico ocupado pela barragem de rejeito. Entre os métodos de beneficiamento de carvão, a flotação se destaca como um dos mais importantes para concentração desse lodo, em particular no tratamento de partículas finas. Para caracterizar o lodo, fez-se um estudo de análise granulométrica, que permite definir que estamos trabalhando com um material fino uma vez que 83,0% é menor que 0,710 mm. Concomitantemente realizaram-se análises elementares e análises imediatas, seguindo as normas Brasileiras. NBR 8293, NBR 8289, NBR 8290, NBR 8299. Os resultados mostraram que, a partir da alimentação com cerca de 63% de cinzas, foi possível obter concentrados com teores de cinzas de aproximadamente de 30%, com recuperações mássicas de cerca de 40%, demonstrando que é possível a recuperação da matéria orgânica, a partir do lodo por flotação convencional. / The sample used for this study is part of the material deposited in the tailings dam of the coal mine "Carbonífera Criciúma" located in the southern region (Santa Catarina). Usually the coal fines along with the mineral part, from the beneficiation process are called "sludge" and are discarded as waste, and deposited in the tailings pond. The recovery of coal fines can facilitate the obtainment of a concentrate that could be used as fuel in power generation. It can also contribute as a factor of environmental impact reduction by minimizing the formation of acid mine drainage (AMD), generated by the sulfur contained in the material under study, in addition to reducing the physical space occupied by the tailings dam. Among the methods coal beneficiation, flotation stands out as one of the most important concentration of the ore, particularly in the treatment of fine particles To characterize the material, we need to do a particle size analysis’s study, it will allows us to define that we are dealing with a 83,0% thin material, thinner than 0,710 mm. Simultaneously we will do elemental analyzes and spot analysis, following the Brazilian standard. NBR 8293, NBR 8289, NBR 8290, NBR 8299. The results showed that, from a supply with about 63% ash concentration, were obtained around 30% of ash and about 40% of carbonaceous mass recoveries. This demonstrate that it is possible to recover organic matter from the tailing by conventional flotation.