A drenagem ácida de minas (DAM) é formada quando certos minerais sulfetados são expostos a condições de oxidação. A DAM é normalmente associada com a mineração de carvão, principalmente de depósitos de rejeitos de carvão, que possuem alta concentração de pirita (FeS2). A neutralização da DAM usando materiais alcalinos, como calcário e escórias de aciaria é uma das técnicas utilizadas para remediação deste problema. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar o desempenho da escória de aciaria elétrica do forno-panela na neutralização da DAM em leitos de percolação em comparação com calcário, material tradicionalmente empregado para tal fim. A metodologia de trabalho consistiu na construção de dois sistemas em escala de laboratório, um leito em canal aberto e um reator de leito empacotado. Estudos foram conduzidos para avaliar a capacidade de neutralização e a qualidade do efluente tratado, considerando os seguintes parâmetros: pH, Fe, Al, Cr, Mn, Zn, Ca, Mg, dureza, sulfatos, condutividade e efeitos toxicológicos para microcrustáceos e peixes. Adicionalmente, foram conduzidos estudos de caracterização da escória antes e após aplicação na neutralização da DAM, visando sua futura destinação. O uso de reator de leito empacotado para tratamento da DAM obteve melhores resultados do que o sistema de canal aberto. O reator evita a percolação do efluente por caminhos preferenciais, aumentando a relação volume tratado/volume de leito. Os ensaios realizados com a escória do forno-panela no reator de leito empacotado demonstraram que esse material apresenta uma alta basicidade, permitindo equalização do efluente de saída para que seja descartado na faixa neutra de pH com a remoção dos metais, enquanto com calcário a remoção dos metais foi parcial, ficando o Fe e Mn com valores acima do permitido pela legislação para o descartes de efluentes. Em ambos os casos, o efluente tratado não apresentou toxicidade. Um dos problemas identificados, para ambos os materiais, foi o recobrimento das partículas pelos hidróxidos metálicos na superfície dos materiais, que reduziu a vida útil dos sistemas e o volume de efluente tratado. O ensaio de expansibilidade demonstra que a escória do forno-panela, na sua forma original, apresenta característica expansiva. Após a neutralização do efluente, a escória apresentou expansão menor que o limite estabelecido na norma ASTM C1260, o que poderia viabilizar sua utilização como agregado na construção civil. Os estudos realizados neste trabalho permitiram concluir que o uso de escórias do forno-panela para neutralização de DAM é uma solução, no sentido de melhorar a qualidade da água em depósitos de rejeitos de carvão, possibilitando um destino para a escória de aciaria elétrica após o tratamento da DAM. / The acid mine drainage (AMD) is formed when certain sulfide minerals are exposed to oxidizing conditions. The AMD is commonly associated with coal mining, especially in coal waste deposits that contain high pyrite (FeS2) concentration. The neutralization of AMD using alkaline materials, like limestone and steel slag is one of the useful remediation techniques. The aim of this work was to study the performance of an electric steel slag of a ladle furnace in the neutralization of the AMD in a percolation bed in a comparative way with limestone, material normaly used for this purpose. The methodology of this work is based in the set up of two systems at labotatory scale, one with open channel bed and the other with bed packed reactor. The studies were directed in order to evaluate the neutralization capacity and the quality of the treated effluent, considering the following parameters: pH, Fe, Al, Cr, Mn, Zn, Ca, Mg, hardness, sulphate, conductivity, and toxicological efects to microcrustacean and fish. Addicionaly, some studies was carried out to caracterize the slag before and after application in the neutralization of the AMD, looking for a future destination. The use of the packed bed reactor for the AMD treatment showed better results than the open channels. The reactor avoids the percolation of the effluent to preferential ways, increasing the volume treated/volume of the bed ratio. The tests carried out with slag of the ladle furnace in the packed bed reactor proves that this material have great basicity allowing the equalization of the effluent output to be discharged in a neutral pH degree with metals removal, while with limestone the metals upstake is partial, remainig Fe and Mn with values above than the allowed by the legislation to effluent discharge. In both cases, the efluent didn’t show toxicity. One of the identified problems to both materials was the metalic hidroxid recovering in the surface, reducing the useful life of the system and the volume of treated effluent. The expansibility tests showed that the ladle furnace slag in the original form have expansive characterists. After the neutralization of the effluent, the slag expansion remains below of the standard border ASTM C1260, and could be possible the use as an aggregate in the civil construction. The results showed in this work allows the conclusion that the use of the ladle furnace slag for neutralization of the AMD is a possible solution to improve the water quality in coal waste deposits.

The main goal of my diploma work was global analysis of the logistic system in the mining industry especially processing limestone. The mining and processing limestone in Vapenka Certovy schody a.s. are devided to the several technological operations with logical sequences. Strict directions are provided for any technological operations. Final products are delivered in high quality to the customers thanks to these strict directions. The next part of my diploma work was to find optimal solution delivery quotas ground limestone kind D5 for ECK Generation s.r.o. I found the best possibility of delivery from between truck and railway. I recommended the group of 7 lowry kind RAJ drawn by 1 gas-power locomotive. It is the cheapest solution and very ecological too.

abstract: Concrete is the most widely used infrastructure material worldwide. Production of portland cement, the main binding component in concrete, has been shown to require significant energy and account for approximately 5-7% of global carbon dioxide production. The expected continued increased use of concrete over the coming decades indicates this is an ideal time to implement sustainable binder technologies. The current work aims to explore enhanced sustainability concretes, primarily in the context of limestone and flow. Aspects such as hydration kinetics, hydration product formation and pore structure add to the understanding of the strength development and potential durability characteristics of these binder systems. Two main strategies for enhancing this sustainability are explored in this work: (i) the use of high volume limestone in combination with other alternative cementitious materials to decrease the portland cement quantity in concrete and (ii) the use of geopolymers as the binder phase in concrete. The first phase of the work investigates the use of fine limestone as cement replacement from the perspective of hydration, strength development, and pore structure. The nature of the potential synergistic benefit of limestone and alumina will be explored. The second phase will focus on the rheological characterization of these materials in the fresh state, as well as a more general investigation of the rheological characterization of suspensions. The results of this work indicate several key ideas. (i) There is a potential synergistic benefit for strength, hydration, and pore structure by using alumina and in portland limestone cements, (ii) the limestone in these systems is shown to react to some extent, and fine limestone is shown to accelerate hydration, (iii) rheological characteristics of cementitious suspensions are complex, and strongly dependent on several key parameters including: the solid loading, interparticle forces, surface area of the particles present, particle size distribution of the particles, and rheological nature of the media in which the particles are suspended, and (iv) stress plateau method is proposed for the determination of rheological properties of concentrated suspensions, as it more accurately predicts apparent yield stress and is shown to correlate well with other viscoelastic properties of the suspensions. / Dissertation/Thesis / Ph.D. Civil and Environmental Engineering 2014

A gestão do processo de recuperação de uma área degradada pela mineração consiste em três etapas principais: planejamento; implementação das medidas de correção ou prevenção e implementação de gestão. Neste trabalho, foi desenvolvido um instrumento de avaliação que pode ser usado por órgãos públicos ou por empresas de mineração para auxiliar no controle e melhoria das práticas de recuperação ambiental. A avaliação é feita por meio da aplicação de um roteiro, fundamentado nas boas práticas internacionais e nacionais relacionadas à recuperação ambiental de minas. Para fins de teste e calibração, os roteiros foram aplicados em três minas de calcário, nas quais se verificou que as evidências - visuais, documentais e verbais (obtidas por meio de entrevistas) - coletadas devem ser interpretadas dentro de um contexto que envolva o entendimento das características ambientais e operacionais particulares de cada mina. As categorias de classificação da avaliação da eficácia de medidas de recuperação ambiental foram definidas em: eficaz, parcialmente eficaz, não eficaz e não se aplica. Ante aos resultados, foi possível identificar um \"cenário atual\" das práticas de recuperação ambiental empregadas em cada mina inspecionada e consequentemente recomendar ações visando a melhoria das práticas atuais e a redução de um futuro passivo ambiental. Diante destes resultados, conclui-se que o procedimento de avaliação da eficácia de medidas de recuperação ambiental desenvolvido nesta pesquisa é adequado, mas sua aplicação somente pode ser feita por um profissional que detenha alguma experiência no assunto, fator primordial para o julgamento e contextualização das evidências coletadas. O roteiro proposto nesta pesquisa ainda pode ser aplicado em outras minas de diferentes minerais e pedreiras. / The reclamation process management of an area degraded by mining activity consists of three main steps: planning. application of correction or prevention measures and monitoring. In this work, an assessment tool to be used by public bodies or by mining companies in order to support the control and improvement of environmental reclamation practices was developed. The assessment has been carried out with a script based on the national and international good practices regarding environmental reclamation in mines. For testing and calibration purposes, the scripts were applied in three limestone mines. The conclusion is that the evidences - visual, documental and verbal (interview) - must be analyzed in a context which involves the understanding of the environmental and operational characteristics in each mine. The categories for classification of the efficacy assessment of environmental reclamation measures have been defined as: efficacious, partially efficacious, non-efficacious and not applicable. Considering the results, it was possible to identify a \"current scenario\" of the environmental reclamation practices used in each inspected mine and consequently recommend actions to improve the current practices and reduce a future environmental liability. It was concluded that the procedure of the efficacy assessment of the environmental reclamation practices developed in this research is appropriate, but its application can only be made by a professional that presents some experience in the subject. It is a decisive factor for the evaluation and contextualization of the collected evidences. The proposed script for this research can still be applied in other mines with different minerals and quarries.

O projeto de lavra em minerações de calcário para fabricação de Cimento tem se mostrado de extrema importância em um mercado cada vez mais competitivo, como o de fabricação de cimento. No Brasil, dentro das minerações de grande porte, as minerações de calcário representam cerca de 20% de todo minério explotado. Metodologias que permitam um melhorar aproveitamento da jazida mineral ganham relevância para orientar projetos de longo prazo e exigem ferramentas para a tomada de decisão sobre o investimento ou não em projetos fabris e, consequentemente, sobre a viabilidade de projetos de lavra. A metodologia proposta foi aplicada em um exemplo e apresenta uma visão global dos problemas enfrentados em minerações de calcário e que facilitará a tomada de decisão sobre investimentos com premissas reais utilizadas por companhias cimenteiras. Além das premissas, serão apresentados problemas recorrentes encontrados quando se avalia a abertura de minerações de calcário para fabricação de cimento, com diversas variáveis exógenas ao projeto, como comunidades no entorno, sítios arqueológicos, cavernas protegidas, vegetação, entre outros, além dos fatores internos ao mesmo, como os teores, o \"blend\" de camadas, a relação estéril/minério, avaliações geotécnicas, entre outros. / The cement mining project for cement manufacturing has proved to be extremely important in an increasingly competitive market, such as cement manufacturing. In Brazil, within large-scale mining, limestone mining accounts for about 20% of all ore mined. Methodologies that allow a better use of the mineral deposit become of extreme importance to guide long-term projects and require tools for decision making on investment or not in manufacturing projects, and consequently on the feasibility of mining projects. The methodology proposed and applied in an application example will present an overview of the problems faced in limestone mining and will facilitate the decision making on investments with real premises used by cement companies. In addition to the premises, we will present current problems encountered when assessing the opening of limestone quarries for cement manufacturing, with innumerable variables exogenous to the project, such as surrounding communities, archaeological sites, protected caves, and vegetation, among others, besides the internal factors, such as ore grade, the blend of layers, the strip ratio, geotechnical evaluations, and others.

O calcÃrio à um tipo de rocha abundante no Estado da ParaÃba, fato que favorece a sua utilizaÃÃo como agregado em concretos para construÃÃo civil. A sua extraÃÃo econÃmica, a disponibilidade, facilidade de extraÃÃo e baixos custos de transportes, redundam em estÃmulo ao seu uso em grande escala como agregado em elemento estrutural de fundaÃÃes em edificaÃÃes de pequeno porte. A rocha calcÃria, contudo, apresenta uma constituiÃÃo bÃsica de elementos de origem sedimentar, sendo solÃvel em Ãgua, com a possibilidade da ocorrÃncia de problemas de subsidÃncia em regiÃes de lenÃol freÃtico pouco profundo ou em locais com alto teor de umidade. Em face da probabilidade da existÃncia de riscos, tanto no seu uso em elementos de fundaÃÃes, como da perspectiva da existÃncia de dolinas no subsolo, devido a presenÃa de maciÃos dessa rocha onde normalmente sÃo implantados edifÃcios com fundaÃÃes profundas, o presente trabalho procurou caracterizar a rocha calcÃria da zona metropolitana de JoÃo Pessoa, objetivando aquilatar se ela à adequada ao uso como agregado de concreto, utilizado em fundaÃÃes superficiais. Inicialmente foi preciso fazer um estudo mais profundo dos fenÃmenos cÃrsticos em que esse tipo de rocha està sujeito, consultando a literatura sobre as incidÃncias da espÃcie e suas ocorrÃncias nas diversas regiÃes do Brasil e principalmente na Ãrea sob estudo. Foi necessÃrio ainda realizar ensaios com o material extraÃdo da rocha, visando descobrir as suas propriedades fÃsicas e quÃmicas principais e se elas guardam compatibilidade com o uso na ConstruÃÃo Civil. Foi realizado um levantamento da litografia do subsolo da Ãrea da Grande JoÃo Pessoa, buscando identificar o volume, a abrangÃncia e a profundidade da camada calcÃria subterrÃnea existente nas regiÃes de avanÃo populacional da cidade, a partir de dados obtidos na literatura, que mostraram a presenÃa de uma camada de calcÃrio da FormaÃÃo Gramame em todo o subsolo do sÃtio da Grande JoÃo Pessoa, sotoposta à FormaÃÃo Barreira. A fragilidade da rocha calcÃria foi confirmada atravÃs dos ensaios realizados de caracterizaÃÃo da rocha, tais como: massa especÃfica real e aparente; absorÃÃo de Ãgua; teste de abrasÃo Los Angeles; compressÃo simples e anÃlises fÃsicas; ensaios de campos de anÃlise de fundaÃÃes antigas; microscopia eletrÃnica de varredura; e difraÃÃo de raio X, sugerindo que o material nÃo possa ser usado como agregado para a maioria das aplicaÃÃes na ConstruÃÃo Civil. Entretanto, como os resultados dos ensaios de campo com fundaÃÃes existentes nÃo apresentaram problemas, a princÃpio nÃo se constata dificuldades no seu uso como agregados em fundaÃÃes superficiais que demandam baixos nÃveis de tensÃo. / Limestone is a type of rock abundant in the state of Paraiba, a fact that favors its use as aggregate in concrete for construction. Its economic extraction, availability, ease of extraction and low transport costs, redundant in stimulating their large-scale use as aggregate in structural element of foundations in small buildings. The limestone, however, presents a basic constitution of sedimentary origin elements, being water soluble, with the possibility of the occurrence of subsidence problems in groundwater shallow regions or places with high moisture content. Given the likelihood of risks, both in its use in foundations elements such as the perspective of the existence of sinkholes underground, due to the presence of this massive rock where buildings are typically deployed with deep foundations, the present study was to characterize the limestone in the metropolitan area of ​​JoÃo Pessoa, in order to judge whether it is suitable for use as concrete aggregate used in shallow foundations. Initially it was necessary to make a deeper study of karst phenomena in this type of rock it is subject, referring to the literature on the effect of the species and its occurrence in different regions of Brazil and especially in the area under study. It was also necessary to carry out tests with the material extracted from the rock, in order to discover their physical properties and main chemical and if they keep compatibility with use in civil construction. A survey of lithography subsoil of the Greater JoÃo Pessoa area in order to identify the volume, scope and depth of the existing underground limestone layer in advance of population areas of the city, from data obtained in the literature, which showed the presence a limestone layer formation Gramame around the basement of the Greater JoÃo Pessoa site sotoposta the training barrier. The fragility of the limestone was confirmed by the tests performed to characterize the rock, such as: real density and apparent; water absorption; Los Angeles Abrasion Test; compressive and physical analysis; trials of old foundations analysis fields; scanning electron microscopy; and X-ray diffraction, suggesting that the material can not be used as aggregate for most applications in civil construction. However, as the results of field trials with existing foundations had no problems at first not noted difficulties in its use as aggregate in shallow foundations that require low voltage levels.

Este trabalho visa à quantificação da carbonatação em argamassas de cimento branco em comparação à carbonatação de argamassas de cimento cinza convencional. O estudo experimental foi dividido em 2 fases distintas. Na primeira foram produzidos 12 cimentos pela substituição de 0, 5, 10 e 20% de 3 clínqueres de diferentes procedências por um calcário calcítico. Nesta etapa do trabalho o clínquer e o calcário foram moídos conjuntamente, de forma que não havia controle sobre a granulometria do calcário e do clínquer individualmente. Na segunda fase foram produzidos 21 cimentos, os quais foram constituídos pela adição ao clínquer de 0, 5 10 e 20% do mesmo calcário da primeira fase e de um fíler quartzoso moído de forma a possuir a mesma granulometria do calcário. Nesta etapa os materiais foram previamente moídos, de forma que sua granulometria inicial era controlada, constituindo-se, portanto, 21 cimentos com a mesma finura e 21 argamassas com a mesma relação água/aglomerante. Os resultados dos ensaios de carbonatação, resistência à compressão, porosimetria, termogravimetria, difração de raios-X e análise do pH da solução aquosa dos poros indicam que o calcário tem um efeito potencializador da hidratação das argamassas, com efetivo refinamento da estrutura porosa. Entretanto, a comparação entre os resultados de ambas as fases do estudo mostra que a melhora do desempenho de cimentos acrescidos de calcário não se deve apenas ao efeito de fíler desta adição, mas a uma melhora na eficiência dos cimentos compostos, possivelmente pelo maior moabilidade da mistura clínquer-calcário induzida pelo calcário, isto é, o calcário, quando co-moído com o clínquer, faz com este atinja uma maior superfície específica, aumentando, desta forma, a sua reatividade. Argamassas feitas com cimentos brancos apresentaram menor carbonatação do que argamassas feitas com cimentos cinzas, considerando uma mesma relação água/aglomerante e uma mesma superfície inicial. Os resultados indicam algum tipo de interação química do calcário com a pasta que aumenta a carbonatação, mas este efeito é perceptível para teores elevados de adição. / The present study aims to quantify white cement mortars carbonation when compared to carbonation of conventional gray cement mortars. In the first part of the research, 12 cements were produced by substitution of 0, 5, 10 and 20% of 3 different clinkers by limestone. Clinker and limestone were ground together, so that there was no control over the fineness of limestone and clinker individually. In the second stage of the research 21 cements were produced, which were formed by adding to clinker 0, 5, 10 and 20% of limestone and a crushed quartz filler with the same fineness of limestone. In this second part of the research the materials were first milled, so that their initial particle size was controlled, criating therefore 21 cements with the same finess and 21 mortars with the same water / binder ratio. The test results of carbonation and porosimetry show that limestone has a potentiating effect on mortars hydration with effective refinement of the porous structure. However, the results show that the performance improvement of cement with limestone is not only due to the limestone effect as a filler, but also due to an improvement in the efficiency of blended cements, possibly due to greater efficiency of the clinkers that were milled together with limestone. White cement mortars showed less carbonation than gray cement mortars, assuming the same water / binder ratio and the same initial specific surface. The results show a possible chemical interaction between limestone and the cement paste that eventually increase carbonation depth. This effect was only observable with high addition contents.

A drenagem ácida de minas (DAM) é formada quando certos minerais sulfetados são expostos a condições de oxidação. A DAM é normalmente associada com a mineração de carvão, principalmente de depósitos de rejeitos de carvão, que possuem alta concentração de pirita (FeS2). A neutralização da DAM usando materiais alcalinos, como calcário e escórias de aciaria é uma das técnicas utilizadas para remediação deste problema. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar o desempenho da escória de aciaria elétrica do forno-panela na neutralização da DAM em leitos de percolação em comparação com calcário, material tradicionalmente empregado para tal fim. A metodologia de trabalho consistiu na construção de dois sistemas em escala de laboratório, um leito em canal aberto e um reator de leito empacotado. Estudos foram conduzidos para avaliar a capacidade de neutralização e a qualidade do efluente tratado, considerando os seguintes parâmetros: pH, Fe, Al, Cr, Mn, Zn, Ca, Mg, dureza, sulfatos, condutividade e efeitos toxicológicos para microcrustáceos e peixes. Adicionalmente, foram conduzidos estudos de caracterização da escória antes e após aplicação na neutralização da DAM, visando sua futura destinação. O uso de reator de leito empacotado para tratamento da DAM obteve melhores resultados do que o sistema de canal aberto. O reator evita a percolação do efluente por caminhos preferenciais, aumentando a relação volume tratado/volume de leito. Os ensaios realizados com a escória do forno-panela no reator de leito empacotado demonstraram que esse material apresenta uma alta basicidade, permitindo equalização do efluente de saída para que seja descartado na faixa neutra de pH com a remoção dos metais, enquanto com calcário a remoção dos metais foi parcial, ficando o Fe e Mn com valores acima do permitido pela legislação para o descartes de efluentes. Em ambos os casos, o efluente tratado não apresentou toxicidade. Um dos problemas identificados, para ambos os materiais, foi o recobrimento das partículas pelos hidróxidos metálicos na superfície dos materiais, que reduziu a vida útil dos sistemas e o volume de efluente tratado. O ensaio de expansibilidade demonstra que a escória do forno-panela, na sua forma original, apresenta característica expansiva. Após a neutralização do efluente, a escória apresentou expansão menor que o limite estabelecido na norma ASTM C1260, o que poderia viabilizar sua utilização como agregado na construção civil. Os estudos realizados neste trabalho permitiram concluir que o uso de escórias do forno-panela para neutralização de DAM é uma solução, no sentido de melhorar a qualidade da água em depósitos de rejeitos de carvão, possibilitando um destino para a escória de aciaria elétrica após o tratamento da DAM. / The acid mine drainage (AMD) is formed when certain sulfide minerals are exposed to oxidizing conditions. The AMD is commonly associated with coal mining, especially in coal waste deposits that contain high pyrite (FeS2) concentration. The neutralization of AMD using alkaline materials, like limestone and steel slag is one of the useful remediation techniques. The aim of this work was to study the performance of an electric steel slag of a ladle furnace in the neutralization of the AMD in a percolation bed in a comparative way with limestone, material normaly used for this purpose. The methodology of this work is based in the set up of two systems at labotatory scale, one with open channel bed and the other with bed packed reactor. The studies were directed in order to evaluate the neutralization capacity and the quality of the treated effluent, considering the following parameters: pH, Fe, Al, Cr, Mn, Zn, Ca, Mg, hardness, sulphate, conductivity, and toxicological efects to microcrustacean and fish. Addicionaly, some studies was carried out to caracterize the slag before and after application in the neutralization of the AMD, looking for a future destination. The use of the packed bed reactor for the AMD treatment showed better results than the open channels. The reactor avoids the percolation of the effluent to preferential ways, increasing the volume treated/volume of the bed ratio. The tests carried out with slag of the ladle furnace in the packed bed reactor proves that this material have great basicity allowing the equalization of the effluent output to be discharged in a neutral pH degree with metals removal, while with limestone the metals upstake is partial, remainig Fe and Mn with values above than the allowed by the legislation to effluent discharge. In both cases, the efluent didn’t show toxicity. One of the identified problems to both materials was the metalic hidroxid recovering in the surface, reducing the useful life of the system and the volume of treated effluent. The expansibility tests showed that the ladle furnace slag in the original form have expansive characterists. After the neutralization of the effluent, the slag expansion remains below of the standard border ASTM C1260, and could be possible the use as an aggregate in the civil construction. The results showed in this work allows the conclusion that the use of the ladle furnace slag for neutralization of the AMD is a possible solution to improve the water quality in coal waste deposits.

Nesta tese investiga-se a sorção de \'SO IND.2\' por um calcário dolomítico brasileiro em duas diferentes configurações experimentais: um analisador termogravimétrico e um combustor de carvão em leito fluidizado atmosférico borbulhante. Os experimentos termogravimétricos foram realizados em condições tão próximas quanto possível àquelas observadas no processo de combustão em leito fluidizado. Coeficientes intrínsecos de taxa de reação, efetividades e conversões foram determinados através de termogravimetria em atmosfera contendo 65% de ar sintético, 15% de \'CO IND.2\' e 20% de \'SO IND.2\', para quatro diferentes granulometrias do calcário dolomítico (385, 545, 725 e 775 µm) em quatro diferentes temperaturas de processo (800, 830, 860 e 890 graus Celsius). Os coeficientes intrínsecos de taxa de reação, na condição de máxima taxa de reação, resultaram entre 3,86 x \'10 POT.-3\' e 7,07 x \'10 POT.-3\' m/s. As efetividades médias para 200 segundos de reação resultaram entre 0,37 e 0,49/s. As conversões após 600 segundos de sulfatação resultaram entre 0,40 e 0,49 kmol(\'SO IND.2\')/kmol(\'CA\'+\'MG\') . Nos experimentos em combustor de leito fluidizado obteveram-se coeficientes globais de taxa de reação, conversões e eficiência de sorção de \'SO IND.2\'. Considerou-se um calcário dolomítico em cinco diferentes granulometrias médias (385, 545, 718, 725 e 775 µm) e um carvão mineral brasileiro (CE4500) com granulometria média de 385 µm. Aplicaram-se temperaturas entre 798,2 e 886,6 graus Celsius, U/Umf entre 5,6 e 10,8 m/s, e relações molares (\'CA\'+\'MG\')/S na alimentação entre 3,7 e 11,9 kmol(\'CA\'+\'MG\')/kmol(s). O coeficiente global de taxa de reação resultou entre 0,009 e 0,072 m/s, a conversão resultou entre 0,020 e 0,064 kmol(\'SO IND.2\')/kmol(\'CA\'+\'MG\'), e a eficiência de sorção de \'SO IND.2\' resultou entre 46,4 e 83,9%. Os coeficientes globais de taxa de sulfatação obtidos em leito fluidizado foram comparados com os coeficientes intrínsecos de taxa de reação obtidos via termogravimetria. Concluiu-se que condições termogravimétricas mais realistas são necessárias para que a composição de coeficientes de taxa de reação intrínsecos e globais permita análises de controle de reação em reatores de leito fluidizado. / This thesis investigates the sorption of \'SO IND.2\' by a brazilian dolomite in two different experimental setups: a thermogravimetric analyzer and an atmospheric bubbling fluidized bed coal combustor. The thermogravimetric experiments were carried out in conditions as close as possible to those observed in the fluidized bed combustion process. Intrinsic coefficient of reaction rate, effectiveness and conversion were determined through thermogravimetry in synthetic atmosphere containing 65% of air 15% of \'CO IND.2\' and 20% of \'SO IND.2\' for four different dolomite particle sizes (385, 545, 725 and 775 µm) and four different temperatures (800, 830, 860 and 890 Celsius degrees). The results of the intrinsic reaction rate coefficient in the maximum reaction rate conditions were between 3.86 x \'10 POT.-3\' and 7.07 x \'10 POT.-3\' m/s, while the resuls of the average effectiveness for 200 seconds of reaction were between 0.37 and 0.49/s. The values of conversion after 600 seconds of sulfation were between 0.40 and 0.49 kmol(\'SO IND.2\')/kmol(\'CA\'+\'MG\') . Global reaction rate coefficient, conversion and \'SO IND.2\' sorption efficiency were obtained from the fluidized bed combustor experiments for five different dolomite particulate sizes (average diameters of 385, 545, 718, 725 and 775 µm) and a brazilian coal (CE4500) with particle size of 383 \'mü\'m. Temperatures between 798.2 and 886.6 Celsius degrees, U/Umf between 5.6 and 10.8 m/s, and (\'CA\'+\'MG\')/S molar feeding ratios between 3.7 and 11.9 kmol(\'CA\'+\'MG\')/kmol(s) were applied. The results of the global reaction rate coefficient were between 0.009 and 0.072 m/s, the ones of the conversion were between 0.020 and 0.064 kmol(\'SO IND.2\')/kmol(\'CA\'+\'MG\'), and those of the \'SO IND.2\' sorption efficiency were between 46.4 and 83.9%. The global sulfation rate coefficients obtained in fluidized bed were compared to the intrinsic reaction rate coefficients obtained through thermogravimetry. It was concluded that more realistic thermogravimetric conditions are required so that the composition of intrinsic and global reaction rate coefficients can allow for the analyses of reaction rate control in fluidized bed reactors.

A geração de energia em larga escala a partir da combustão de carvões minerais impõe pesados ônus ao meio ambiente devido às emissões de poluentes. O processo de combustão em leito fluidizado destaca-se neste contexto, permitindo reduções de emissões de gases \'SO IND.X\' e \'NO IND.X\' acima de de 90%. O projeto, otimização e escalonamento de reatores de leito fluidizado são realizados de forma quase completamente empírica, através de desenvolvimentos em plantas de demonstração de escalas reduzidas. Os custos e tempos de implementação envolvidos são elevadíssimos, tornando ferramentas teóricas de apoio altamente desejáveis. Neste trabalho, desenvolve-se a modelagem e simulação da combustão em leito fluidizado atmosférico borbulhante de carvão mineral com altos teores de cinzas e enxofre com dessulfuração por calcário, através de uma abordagem fenomenológica. Comparações das predições do modelo são realizadas com dados experimentais gerados na planta piloto do NETeF, e estudos paramétricos são realizados para avaliação das performances do reator. As comparações mostram concordâncias e discrepâncias qualitativas e quantitativas entre perfis simulados e medidos das concentrações de gases e distribuições granulométricas do particulado. Isso indica a necessidade de aperfeiçoamentos na modelagem fenomenológica, notadamente com relação às correlações e dados empíricos utilizados. Apesar das discrepâncias, o modelo apresenta bons resultados quantitativos de eficiência de absorção de enxofre em comparação com os dados experimentais. / Energy generation through coal combustion imposes heavy environmental impacts due to pollutant emissions. The process of fluidized bed combustion distinguishes in this context allowing for emission reductions of \'SO IND.X\' and \'NO IND.X\' above 90%. The design, scaling-up, and optimization of fluidized bed reactors are mostly empirical, through small-scale demonstration plant developments. The costs and times of implementation involved in those developments are huge, making theoretical tools of analysis highly desirable. In this work modeling and simulation are performed for atmospheric bubbling fluidized bed combustion of high ash high sulfur coals, including desulfurization by limestone. A phenomenological approach to modeling is applied. Comparison of predictions are made against empirical measurements performed in the NETF pilot plant, and parametric studies are developed to evaluate reactor performances. The comparisons show both agreements and disagreements, qualitative as well as quantitative, between predictions and measured gas concentrations and particulate size distributions. This points to the necessity for improvements on the phenomenological modeling procedure that was applied, notably regarding the empirical correlations and data that were considered. Despite the discrepancies, the model produces good quantitative results of sulfur absorption efficiency in comparison to the empirical data.