Atualmente, o CBM (coalbed methane) representa uma importante fonte de energia alternativa. A mais importante sucessão sedimentar portadora de carvão ocorre na Bacia do Paraná. Este trabalho tem por objetivo analisar as características químicas e petrológicas das camadas de carvão de três furos de sondagens, realizados recentemente na jazida Sul Catarinense no estado de Santa Catarina, com o intuito de avaliar a capacidade de geração de gás metano associado. As sondagens realizadas (CBM-SC-2011, CBM-SC-2012 e CBM-SC-2013) localizam-se no município de Araranguá e Treviso (SC). A metodologia utilizada teve início com a coleta de amostras de carvão que foram preparadas e submetidas à análise petrográfica e química. Foram amostradas sete camadas de carvão da Formação Rio Bonito: Barro Branco, Irapuá, camada A, Bonito Superior, Bonito Inferior, Pré- Bonito Superior e Pré-Bonito Inferior. A descrição de litotipos mostrou um predomínio de carvão fosco bandado (BD) no furo CBM-SC-2012 e carvão fosco (D) no furo CBM-SC-2013. Os resultados petrográficos obtidos indicaram valores médios de 0,60 a 1,26% Rrandom nas camadas analisadas, classificando as camadas segundo o rank desde betuminoso alto volátil C até betuminoso médio volátil. A análise de macerais mostra variação na composição das camadas, com predomínio de vitrinita e inertinita. Quanto a análise imediata, as amostras apresentaram uma variação de 34,93 a 65,70% em peso de cinza, já o poder calorífico superior varia de 1858,0 a 5074,8 cal/g. O conteúdo de carbono varia de 4,15 a 65,81 % em peso, e o enxofre varia de 0,22 a 12,43 % em peso. De acordo com os parâmetros analisados, as camadas Barro Branco e Irapuá apresentam as condições necessárias para a geração de gás natural. / Currently, CBM (coalbed methane) is an important source of alternative energy. The most important coal bearing sedimentary succession in Brazil occurs in the Paraná Basin, with major coal reserves occurring in the states of Rio Grande do Sul and Santa Catarina.. The objectives of this study areto detrmine the chemical and petrological characteristics of coal seams from three boreholes (CBM-SC-2011, CBM-SC-2012 and CBM-SC-2013), conducted recently in South Santa Catarina coalfield located in the areas of Treviso and Araranguá (SC), in order to assess the capacity of the coal seams to generate and store methane. From these boreholes seven coal seams of the Rio Bonito Formation were sampled: Barro Branco, Irapuá, seam A, Bonito Superior, Bonito Inferior, Pré-Bonito Superior and Pré-Bonito Inferior and were prepared for petrographical and chemical analyses. The description of lithotypes showed a predominance of banded dull (BD) in hole CBM-SC-2012 and dull (D) in hole CBM-SC-2013. Petrographic results indicated average vitrinite reflectance values from 0.60 to 1.26 % Rrandom, classifying the seams according to rank ranging from high volatile bituminous C to medium volatile bituminous. Maceral analysis shows significant variations in maceral composition of the seams, with a predominance of vitrinite and inertinite. Results from proximate analysis showed a variation from 34.93 to 65.70 wt% in ash yields, whereas the gross calorific value varied from 1858.0 to 5074.8 cal /g. The carbon content ranged from 4.15 to 65.81 wt%, and sulfur content ranged from 0.22 to 12.43 wt%. According to petrographical and chemical characteristics the Barro Branco and Irapuá seams are considered to have good gas generation and storage capacity, whereas the Bonito seam has less potential because of its richness in mineral matter (ash yield).

>Magister Scientiae - MSc / Mining has a lengthy history in South Africa, and subsequent beneficiation processes have been conducted with little regard for the environment, thus leaving the land with un-rehabilitated abandoned mines. Currently, most of these abandoned mine sites are no longer operational and they continuously contaminate soil, air and water resources in various areas where mining took place. This study looks at the treatment of contaminated mine water using the Dispersed Alkaline Substrates (DAS) which is a new South African technology that uses a variety of substrates to neutralize and raise the pH of mine water while lowering the solubility of potentially dangerous metals.

M.Sc. (Geology) / Please refer to full text to view abstract

Considerando a crescente demanda por energia e tendo em vista uma matriz diversificada, faz-se necessário o estudo das jazidas carboníferas não exploradas, como é o caso da Jazida de Morungava, em cujas últimas pesquisas datam da década de 1980. A jazida situa-se no nordeste do estado do Rio Grande do Sul, com uma área de abrangência de cerca de 250km2. Realizou-se um poço exploratório para estudar o carvão e avaliar a economicidade da jazida, por meio de caracterização petrográfica, química e tecnológica das camadas obtidas no poço CBM 001-MO-RS, que atingiu a profundidade de 387,70m, uma espessura cumulativa de carvão de 9,22m. Identificou-se 6 camadas de carvão, das quais obteve-se 27 amostras. Para caracterizar as amostras, realizou-se: descrições de litotipos do carvão, refletância da vitrinita, contagem de macerais, análises imediatas, poder calorífico superior, enxofre total, difração de raios-X e teste de beneficiamento. O litotipo carvão fosco é predominante nas amostras, com um rank variando de carvão betuminoso alto volátil A à antracito.As amostras, estão afetadas progressivamente por intrusão vulcânica sotoposta. O grupo maceral vitrinita predomina nos carvões na porção inferior, enquanto inertinita predomina na superior. Matéria mineral apresenta uma tendência de aumento da base para o topo. Os carvões apresentaram altos teores de cinza (>50%m.b.s.), matéria volátil (6,04-30,69%m.b.s), enxofre (0,20-2,88%m) e poder calorífico superior (777-4.732Kcal/Kg). Ocorre um predomínio mineralógico de quartzo, caulinita, e illita. A maioria das camadas são classificadas como rocha carbonosa (>50% cinza/b.s.). Em ensaios de beneficiamento foi observado um baixo rendimento (<7%vol.), na obtenção de produtos nobres. / Considering the growing demand for energy and with a view to a diverse energy matrix, it is necessary to study the coal deposits not or little exploited, such as the Morungava coalfield, where the latest research is dating back to the 1980s. The Coalfield is located in the northeast of Rio Grande do Sul State, Brazil. The present study characterizes coal seams obtained from borehole CBM 001-MO-RS, which reached a depth of 387,70 m. 6 coal seams were identified, with a cumulative coal thickness of 9,22 m, from which 27 coal samples were taken for analyses. The following methods were applied: lithotype description, vitrinite reflectance measurement, maceral analyses, proximate analysis, calorific value analysis, sulphur determination, x-ray diffraction and beneficiation tests. The lithotype dull coal is prevalent in the samples. Coal rank ranges from high volatile bituminous A coal to anthracite, with samples progressively affected by an overlying volcanic intrusion. The vitrinite maceral group dominates the coals in the lower portion, whereas inertinite prevails at the top. The coals show high ash content (> 40 wt.% d.f.). Volatile matter ranges from 6.04 to 30.69 wt.% d.f,,sulfur ranges from 0.20 to 2.88 wt.%, and gross calorific values range from 777 - 4732 Kcal/kg). There is a predominance of quartz, kaolinite and illite in the mineral fraction. Beneficiation tests indicate a very low yield in better quality, low ash coal. Most of the coal seams are classified as carbonaceous rock (> 50% Ash/d.f.).

O objetivo desse estudo é caracterizar química e petrograficamente as camadas de carvão da jazida Santa Terezinha (Formação Rio Bonito, Bacia do Paraná) e sua relação com o gás natural associado com as camadas de carvão (CBM) determinado no poço CBM 001-ST-RS. Para tanto, primeiramente realizou-se uma sondagem-teste para coleta de testemunhos e em seguida fez-se medidas de desorção do gás natural associado com as camadas de carvão para determinar o conteúdo de gás total. Além disso, foram feitas análises petrográficas (análise de macerais e reflectância da vitrinita) e análises químicas (análise imediata, teor de enxofre, poder calorífico, difração de raio-X, fluorescência de raio-X) no carvão além de testes de adsorção (para CH4 e CO2) e análise de isótopos (C e H) e composição do gás. As análises petrográficas mostram um rank de betuminoso alto volátil C até semi-antracita enquanto que entre os grupos de macerais houve o predomínio da vitrinita e inertinita. Quanto à análise imediata, as amostram mostram um enriquecimento nas cinzas (34,43 até 92,7% em peso), já o poder calorífico varia de 170 a 6265Kcal/Kg e o teor de enxofre apresenta uma grande variação entre 0,12% e 7,68% em peso. A matéria mineral, determinada pela difração de raio-X, consiste principalmente de quartzo, caolinita e mica. Os elementos maiores os quais apresentaram maiores valores são SiO2, Al2O3 e Fe2O3, já os elementos-traço Cr, Sr e Ba mostram maiores concentrações no carvão. As medidas de desorção do gás natural mostram uma variação de 0,32 até 2,18cm³/g. Os valores de adsorção para CH4 variam de 0,12 a 0,22 mmol/g ( valor langmuir de 0,15- 0,27 mmol/g) enquanto que a capacidade de adsorção de CO2 varia de 0,39 a 0,81 mmol/g (valor langmuir de 0,45- 1,21 mmol/g). Os valores de isótopos estáveis de Carbono variam de -50,85 até -55,54‰ enquanto que os isótopos do Hidrogênio variam de -197,00 até -203,55 ‰, indicando assim origem na mistura de gases biogênico e termogênico. A composição do gás associado com as camadas de carvão (CBM) constitui-se quase que inteiramente de metano, com um range de 94,26 até 99,47%, com menores contribuições de hidrocarbonetos C2 e C3 e gases nãohidrocarbonetos (CO2 e N2). / The aim of this study is to characterize the chemical and petrographical properties of the coal seams from the Santa Terezinha Coalfield (Rio Bonito Formation, Paraná Basin) and their relationship with the natural gas determined for the coal seams (CBM) in exploration well CBM 001-ST-RS. For this, an exploration well was carried out to collect coal samples followed by desorption measurements made of the natural gas associated with the coal seams to determine the total content of gas. Also conducted, were petrographical analyses (maceral analysis and vitrinite reflectance) and chemical analyses (proximate analysis, sulfur content, calorific value, X-ray diffraction, X-ray fluorescence) of the coal, in addition to tests of adsorption (for CH4 and CO2), and analyses of isotopic (C and H) and gas composition. The petrographic analyses show a coal rank of high volatile C bituminous to semi-anthracite, whereas among the maceral groups, vitrinite and inertinite are predominant. As for proximate analysis, the samples show ash enrichment (34.43% to 92.7% in weight), calorific values range from 170 to 6265Kcal/Kg and sulfur content show a wide variation between 0.12% and 7.68 % by weight. The mineral matter, determined by X-ray diffraction, consists mainly of quartz, kaolinite and mica. The major elements with the highest values are SiO2, Al2O3 and FeO3, whereas trace elements such as Cr, Sr and Ba show the highest concentrations in the coal. Gas desorption measurements show a variation from 0.32 to 2.18 cm³ / g of coal. The values of adsorption for CH 4 range from 0.12 to 0.22 mmol / g (langmuir 0,15- 0,27 mmol/g), whereas the capacity of adsorption of CO2 varies from 0.39 to 0.81 mmol / g (langmuir 0,45- 1,21 mmol/g). Values of stable carbon isotopes range from -50.85 to -55.54 ‰, whereas the hydrogen isotopes range from -197.00 to 203.55 ‰, thus indicating the gas origin a mixture of biogenic and thermogenic. The gas associated with the coal seams (CBM) is made up almost entirely of methane, with a range of 94.26% to 99.47%, with smaller contributions from C2 and C3 hydrocarbons and nonhydrocarbon gases (CO2 and N2).

Considerando a crescente demanda por energia e tendo em vista uma matriz diversificada, faz-se necessário o estudo das jazidas carboníferas não exploradas, como é o caso da Jazida de Morungava, em cujas últimas pesquisas datam da década de 1980. A jazida situa-se no nordeste do estado do Rio Grande do Sul, com uma área de abrangência de cerca de 250km2. Realizou-se um poço exploratório para estudar o carvão e avaliar a economicidade da jazida, por meio de caracterização petrográfica, química e tecnológica das camadas obtidas no poço CBM 001-MO-RS, que atingiu a profundidade de 387,70m, uma espessura cumulativa de carvão de 9,22m. Identificou-se 6 camadas de carvão, das quais obteve-se 27 amostras. Para caracterizar as amostras, realizou-se: descrições de litotipos do carvão, refletância da vitrinita, contagem de macerais, análises imediatas, poder calorífico superior, enxofre total, difração de raios-X e teste de beneficiamento. O litotipo carvão fosco é predominante nas amostras, com um rank variando de carvão betuminoso alto volátil A à antracito.As amostras, estão afetadas progressivamente por intrusão vulcânica sotoposta. O grupo maceral vitrinita predomina nos carvões na porção inferior, enquanto inertinita predomina na superior. Matéria mineral apresenta uma tendência de aumento da base para o topo. Os carvões apresentaram altos teores de cinza (>50%m.b.s.), matéria volátil (6,04-30,69%m.b.s), enxofre (0,20-2,88%m) e poder calorífico superior (777-4.732Kcal/Kg). Ocorre um predomínio mineralógico de quartzo, caulinita, e illita. A maioria das camadas são classificadas como rocha carbonosa (>50% cinza/b.s.). Em ensaios de beneficiamento foi observado um baixo rendimento (<7%vol.), na obtenção de produtos nobres. / Considering the growing demand for energy and with a view to a diverse energy matrix, it is necessary to study the coal deposits not or little exploited, such as the Morungava coalfield, where the latest research is dating back to the 1980s. The Coalfield is located in the northeast of Rio Grande do Sul State, Brazil. The present study characterizes coal seams obtained from borehole CBM 001-MO-RS, which reached a depth of 387,70 m. 6 coal seams were identified, with a cumulative coal thickness of 9,22 m, from which 27 coal samples were taken for analyses. The following methods were applied: lithotype description, vitrinite reflectance measurement, maceral analyses, proximate analysis, calorific value analysis, sulphur determination, x-ray diffraction and beneficiation tests. The lithotype dull coal is prevalent in the samples. Coal rank ranges from high volatile bituminous A coal to anthracite, with samples progressively affected by an overlying volcanic intrusion. The vitrinite maceral group dominates the coals in the lower portion, whereas inertinite prevails at the top. The coals show high ash content (> 40 wt.% d.f.). Volatile matter ranges from 6.04 to 30.69 wt.% d.f,,sulfur ranges from 0.20 to 2.88 wt.%, and gross calorific values range from 777 - 4732 Kcal/kg). There is a predominance of quartz, kaolinite and illite in the mineral fraction. Beneficiation tests indicate a very low yield in better quality, low ash coal. Most of the coal seams are classified as carbonaceous rock (> 50% Ash/d.f.).

O objetivo desse estudo é caracterizar química e petrograficamente as camadas de carvão da jazida Santa Terezinha (Formação Rio Bonito, Bacia do Paraná) e sua relação com o gás natural associado com as camadas de carvão (CBM) determinado no poço CBM 001-ST-RS. Para tanto, primeiramente realizou-se uma sondagem-teste para coleta de testemunhos e em seguida fez-se medidas de desorção do gás natural associado com as camadas de carvão para determinar o conteúdo de gás total. Além disso, foram feitas análises petrográficas (análise de macerais e reflectância da vitrinita) e análises químicas (análise imediata, teor de enxofre, poder calorífico, difração de raio-X, fluorescência de raio-X) no carvão além de testes de adsorção (para CH4 e CO2) e análise de isótopos (C e H) e composição do gás. As análises petrográficas mostram um rank de betuminoso alto volátil C até semi-antracita enquanto que entre os grupos de macerais houve o predomínio da vitrinita e inertinita. Quanto à análise imediata, as amostram mostram um enriquecimento nas cinzas (34,43 até 92,7% em peso), já o poder calorífico varia de 170 a 6265Kcal/Kg e o teor de enxofre apresenta uma grande variação entre 0,12% e 7,68% em peso. A matéria mineral, determinada pela difração de raio-X, consiste principalmente de quartzo, caolinita e mica. Os elementos maiores os quais apresentaram maiores valores são SiO2, Al2O3 e Fe2O3, já os elementos-traço Cr, Sr e Ba mostram maiores concentrações no carvão. As medidas de desorção do gás natural mostram uma variação de 0,32 até 2,18cm³/g. Os valores de adsorção para CH4 variam de 0,12 a 0,22 mmol/g ( valor langmuir de 0,15- 0,27 mmol/g) enquanto que a capacidade de adsorção de CO2 varia de 0,39 a 0,81 mmol/g (valor langmuir de 0,45- 1,21 mmol/g). Os valores de isótopos estáveis de Carbono variam de -50,85 até -55,54‰ enquanto que os isótopos do Hidrogênio variam de -197,00 até -203,55 ‰, indicando assim origem na mistura de gases biogênico e termogênico. A composição do gás associado com as camadas de carvão (CBM) constitui-se quase que inteiramente de metano, com um range de 94,26 até 99,47%, com menores contribuições de hidrocarbonetos C2 e C3 e gases nãohidrocarbonetos (CO2 e N2). / The aim of this study is to characterize the chemical and petrographical properties of the coal seams from the Santa Terezinha Coalfield (Rio Bonito Formation, Paraná Basin) and their relationship with the natural gas determined for the coal seams (CBM) in exploration well CBM 001-ST-RS. For this, an exploration well was carried out to collect coal samples followed by desorption measurements made of the natural gas associated with the coal seams to determine the total content of gas. Also conducted, were petrographical analyses (maceral analysis and vitrinite reflectance) and chemical analyses (proximate analysis, sulfur content, calorific value, X-ray diffraction, X-ray fluorescence) of the coal, in addition to tests of adsorption (for CH4 and CO2), and analyses of isotopic (C and H) and gas composition. The petrographic analyses show a coal rank of high volatile C bituminous to semi-anthracite, whereas among the maceral groups, vitrinite and inertinite are predominant. As for proximate analysis, the samples show ash enrichment (34.43% to 92.7% in weight), calorific values range from 170 to 6265Kcal/Kg and sulfur content show a wide variation between 0.12% and 7.68 % by weight. The mineral matter, determined by X-ray diffraction, consists mainly of quartz, kaolinite and mica. The major elements with the highest values are SiO2, Al2O3 and FeO3, whereas trace elements such as Cr, Sr and Ba show the highest concentrations in the coal. Gas desorption measurements show a variation from 0.32 to 2.18 cm³ / g of coal. The values of adsorption for CH 4 range from 0.12 to 0.22 mmol / g (langmuir 0,15- 0,27 mmol/g), whereas the capacity of adsorption of CO2 varies from 0.39 to 0.81 mmol / g (langmuir 0,45- 1,21 mmol/g). Values of stable carbon isotopes range from -50.85 to -55.54 ‰, whereas the hydrogen isotopes range from -197.00 to 203.55 ‰, thus indicating the gas origin a mixture of biogenic and thermogenic. The gas associated with the coal seams (CBM) is made up almost entirely of methane, with a range of 94.26% to 99.47%, with smaller contributions from C2 and C3 hydrocarbons and nonhydrocarbon gases (CO2 and N2).

Considerando a crescente demanda por energia e tendo em vista uma matriz diversificada, faz-se necessário o estudo das jazidas carboníferas não exploradas, como é o caso da Jazida de Morungava, em cujas últimas pesquisas datam da década de 1980. A jazida situa-se no nordeste do estado do Rio Grande do Sul, com uma área de abrangência de cerca de 250km2. Realizou-se um poço exploratório para estudar o carvão e avaliar a economicidade da jazida, por meio de caracterização petrográfica, química e tecnológica das camadas obtidas no poço CBM 001-MO-RS, que atingiu a profundidade de 387,70m, uma espessura cumulativa de carvão de 9,22m. Identificou-se 6 camadas de carvão, das quais obteve-se 27 amostras. Para caracterizar as amostras, realizou-se: descrições de litotipos do carvão, refletância da vitrinita, contagem de macerais, análises imediatas, poder calorífico superior, enxofre total, difração de raios-X e teste de beneficiamento. O litotipo carvão fosco é predominante nas amostras, com um rank variando de carvão betuminoso alto volátil A à antracito.As amostras, estão afetadas progressivamente por intrusão vulcânica sotoposta. O grupo maceral vitrinita predomina nos carvões na porção inferior, enquanto inertinita predomina na superior. Matéria mineral apresenta uma tendência de aumento da base para o topo. Os carvões apresentaram altos teores de cinza (>50%m.b.s.), matéria volátil (6,04-30,69%m.b.s), enxofre (0,20-2,88%m) e poder calorífico superior (777-4.732Kcal/Kg). Ocorre um predomínio mineralógico de quartzo, caulinita, e illita. A maioria das camadas são classificadas como rocha carbonosa (>50% cinza/b.s.). Em ensaios de beneficiamento foi observado um baixo rendimento (<7%vol.), na obtenção de produtos nobres. / Considering the growing demand for energy and with a view to a diverse energy matrix, it is necessary to study the coal deposits not or little exploited, such as the Morungava coalfield, where the latest research is dating back to the 1980s. The Coalfield is located in the northeast of Rio Grande do Sul State, Brazil. The present study characterizes coal seams obtained from borehole CBM 001-MO-RS, which reached a depth of 387,70 m. 6 coal seams were identified, with a cumulative coal thickness of 9,22 m, from which 27 coal samples were taken for analyses. The following methods were applied: lithotype description, vitrinite reflectance measurement, maceral analyses, proximate analysis, calorific value analysis, sulphur determination, x-ray diffraction and beneficiation tests. The lithotype dull coal is prevalent in the samples. Coal rank ranges from high volatile bituminous A coal to anthracite, with samples progressively affected by an overlying volcanic intrusion. The vitrinite maceral group dominates the coals in the lower portion, whereas inertinite prevails at the top. The coals show high ash content (> 40 wt.% d.f.). Volatile matter ranges from 6.04 to 30.69 wt.% d.f,,sulfur ranges from 0.20 to 2.88 wt.%, and gross calorific values range from 777 - 4732 Kcal/kg). There is a predominance of quartz, kaolinite and illite in the mineral fraction. Beneficiation tests indicate a very low yield in better quality, low ash coal. Most of the coal seams are classified as carbonaceous rock (> 50% Ash/d.f.).

O objetivo desse estudo é caracterizar química e petrograficamente as camadas de carvão da jazida Santa Terezinha (Formação Rio Bonito, Bacia do Paraná) e sua relação com o gás natural associado com as camadas de carvão (CBM) determinado no poço CBM 001-ST-RS. Para tanto, primeiramente realizou-se uma sondagem-teste para coleta de testemunhos e em seguida fez-se medidas de desorção do gás natural associado com as camadas de carvão para determinar o conteúdo de gás total. Além disso, foram feitas análises petrográficas (análise de macerais e reflectância da vitrinita) e análises químicas (análise imediata, teor de enxofre, poder calorífico, difração de raio-X, fluorescência de raio-X) no carvão além de testes de adsorção (para CH4 e CO2) e análise de isótopos (C e H) e composição do gás. As análises petrográficas mostram um rank de betuminoso alto volátil C até semi-antracita enquanto que entre os grupos de macerais houve o predomínio da vitrinita e inertinita. Quanto à análise imediata, as amostram mostram um enriquecimento nas cinzas (34,43 até 92,7% em peso), já o poder calorífico varia de 170 a 6265Kcal/Kg e o teor de enxofre apresenta uma grande variação entre 0,12% e 7,68% em peso. A matéria mineral, determinada pela difração de raio-X, consiste principalmente de quartzo, caolinita e mica. Os elementos maiores os quais apresentaram maiores valores são SiO2, Al2O3 e Fe2O3, já os elementos-traço Cr, Sr e Ba mostram maiores concentrações no carvão. As medidas de desorção do gás natural mostram uma variação de 0,32 até 2,18cm³/g. Os valores de adsorção para CH4 variam de 0,12 a 0,22 mmol/g ( valor langmuir de 0,15- 0,27 mmol/g) enquanto que a capacidade de adsorção de CO2 varia de 0,39 a 0,81 mmol/g (valor langmuir de 0,45- 1,21 mmol/g). Os valores de isótopos estáveis de Carbono variam de -50,85 até -55,54‰ enquanto que os isótopos do Hidrogênio variam de -197,00 até -203,55 ‰, indicando assim origem na mistura de gases biogênico e termogênico. A composição do gás associado com as camadas de carvão (CBM) constitui-se quase que inteiramente de metano, com um range de 94,26 até 99,47%, com menores contribuições de hidrocarbonetos C2 e C3 e gases nãohidrocarbonetos (CO2 e N2). / The aim of this study is to characterize the chemical and petrographical properties of the coal seams from the Santa Terezinha Coalfield (Rio Bonito Formation, Paraná Basin) and their relationship with the natural gas determined for the coal seams (CBM) in exploration well CBM 001-ST-RS. For this, an exploration well was carried out to collect coal samples followed by desorption measurements made of the natural gas associated with the coal seams to determine the total content of gas. Also conducted, were petrographical analyses (maceral analysis and vitrinite reflectance) and chemical analyses (proximate analysis, sulfur content, calorific value, X-ray diffraction, X-ray fluorescence) of the coal, in addition to tests of adsorption (for CH4 and CO2), and analyses of isotopic (C and H) and gas composition. The petrographic analyses show a coal rank of high volatile C bituminous to semi-anthracite, whereas among the maceral groups, vitrinite and inertinite are predominant. As for proximate analysis, the samples show ash enrichment (34.43% to 92.7% in weight), calorific values range from 170 to 6265Kcal/Kg and sulfur content show a wide variation between 0.12% and 7.68 % by weight. The mineral matter, determined by X-ray diffraction, consists mainly of quartz, kaolinite and mica. The major elements with the highest values are SiO2, Al2O3 and FeO3, whereas trace elements such as Cr, Sr and Ba show the highest concentrations in the coal. Gas desorption measurements show a variation from 0.32 to 2.18 cm³ / g of coal. The values of adsorption for CH 4 range from 0.12 to 0.22 mmol / g (langmuir 0,15- 0,27 mmol/g), whereas the capacity of adsorption of CO2 varies from 0.39 to 0.81 mmol / g (langmuir 0,45- 1,21 mmol/g). Values of stable carbon isotopes range from -50.85 to -55.54 ‰, whereas the hydrogen isotopes range from -197.00 to 203.55 ‰, thus indicating the gas origin a mixture of biogenic and thermogenic. The gas associated with the coal seams (CBM) is made up almost entirely of methane, with a range of 94.26% to 99.47%, with smaller contributions from C2 and C3 hydrocarbons and nonhydrocarbon gases (CO2 and N2).

MESMEG / Department of Mining and Environmental Geology / The future of energy in South Africa depends on coal as it is one of the cheapest and most affordable sources of energy; however, some of the coal is uneconomical to mine due to the thickness and depth of the coal seams. For many years the coal resources of the Soutpansberg Coalfield remained untapped and limitedly researched and with the coal resources running out in the other coalfields, the Soutpansberg Coalfield remained the bright coalfield of tomorrow in South Africa. Coal seams in the Soutpansberg Coalfield occur within the Madzaringwe Formation. Three coal basins have been identified in this coalfield, are the Venda-Pafuri, Tshipise and Mopane. Sedimentological basin analysis of the coal stratigraphy and characterisation of the Soutpansberg Coalfield in the Makhado area, Limpopo Province was investigated within the farms of Rissik, Fannie, Duel, and Lurkin. The main purpose of the study was to establish the variation of the coal stratigraphy and how coal influenced the stratigraphy within the area. Fieldwork involved core logging and core sampling from the different farms within the Makhado coal area, while laboratory work included petrographic studies, investigation of the physical and chemical properties of coal. Core logging revealed the occurrence of coal zones where coal seams were intercalating with mudstones, but rarely with siltstone that formed the footwall of coal. Rarely was coal intruded by dolerite dyke as was the case along borehole W6610001. Core logging further revealed the sedimentary structures in the lithologies and the depth at which different lithologies were intersected. From these sedimentary structures, the environment of coal deposition was deduced supported by the geochemical analysis of major oxides and trace elements. Correlation of boreholes along the strike showed that the shale and mudrock were the predominant rocks within the coal horizon leading to the conclusion that these were the coal host rocks. Whole rock geochemical analysis was undertaken, using X-Ray Fluorescence Spectroscopy in order to establish the rock types and their trace element contents. The collected samples were analysed at the University of Venda, Department of Mining and Environmental Geology Laboratory, Siza Coal Services in Secunda and Council for Geoscience. The study indicated that the coal seams of the Soutpansberg Coalfield were deposited within the floodplain of a mixed-load fluvio-deltaic (fluvial and braided) systems. This sedimentary channel has been the major influence on the development of the coal seams. Locational changes in sedimentary facies above and below the coal seams within the study area has caused variations in the rates of compaction and subsidence which influenced the coal basin morphology and the coalification pattern. These two parameters (variations in the rates of compaction and subsidence) controlled the coal quality parameters, and coal seam thickness as well as the coal composition. The study confirmed that coal quality and thickness vary markedly from place to place in this coalfield due to varying local depositional environments. Most of the drill holes intersected mainly 3 coal seams, although in some cases either 2 or 5 seams were intersected. The thickest coal seam (borehole F578002) was 8 m. It was concluded that the coal was sub-bituminous to bituminous coal rank class (medium-volatile bituminous coal rank class). The coal had low moisture content ranging from 0.7-0.8%, and ash content ranging from 21.4-32%. The fixed carbon and volatile matter values of the coal samples ranged from 42.5 to 50.4% and from 25.2 to 27.4% respectively. The carbon and hydrogen were the main principal combustible elements in coal, however; carbon is the predominant one based on weight, constituting about 5.3% (the lowest) to 70.3% (highest) of the total. Due to the nature and thickness of the coal seams we conclude that this coal was economical to be mined and can be used for electricity generation and in cement grinding plants. A graph of coal gas concentrations over combustion time showed that methane (CH4) and carbon dioxide (CO2) had high gas concentrations, amounting to 1.75% and 1.70% respectively. / NRF