Elemento estratégico na inserção de um país no contexto do desenvolvimento tecnológico e no cenário econômico internacional a indústria de mineração, que envolve a extração e o processamento de minério, resulta na geração de elevadas quantidades de resíduos, cuja disposição gera impacto e risco ambiental. Neste sentido, a presente pesquisa é um estudo de investigação geotécnica em uma área de disposição de resíduos de mineração de zinco, com o objetivo de caracterizar adequadamente o rejeito evitando os riscos de acidentes e impactos ambientais. A área de disposição em estudo resulta do processo de mineração do zinco da Votorantim Metais e Zinco, localizada em Juiz de Fora – MG, na qual os resíduos foram lançados em uma barragem por via úmida, em forma de lama. Os ensaios foram realizados em três ilhas de investigação (PZC01, PZC02 e PZC03), nas quais foram realizados ensaios de palheta (vane test), piezocone (CPTU), cone sísmico (SCPTU) e coleta de amostras para ensaios de laboratório. A campanha teve como objetivo avaliar principalmente a influência da velocidade de carregamento na estimativa dos parâmetros geotécnicos a partir dos ensaios de campo, e para isso foram empregadas distintas velocidades de rotação no ensaio de palheta e de cravação do piezocone. Complementarmente foi analisada a influência da velocidade em argilas, ensaios nos quais os efeitos viscosos são predominantes. Com isto é possível buscar uma análise integrada para avaliar a ocorrência de drenagem parcial durante os ensaios combinada, se necessário, aos efeitos viscosos. Nestas análises são usados resultados de trabalhos anteriores (i. e. BLIGHT, 1968 e BISCONTIN & PESTANA, 1999), estabelecendose uma metodologia para interpretação de ensaios de campo em resíduos de mineração de zinco. / Strategic to a nation´s development and essential to its recognition as an economical international player, the mining industry comprises the extraction and processing of minerals and produces, as a consequence, large amounts of tailings that represent important environmental risks and impacts. The present research focus on the study of zinc tailings and attempts to contribute in a general understanding of tailings behavior to allow reliable engineering design of tailing deposits to reduce the risk of failure and contamination. This goal has been achieved throughout a study of a large zinc tailing deposit from Votorantim Metais e Zinco, at Juiz de Fora, in the state of MG, Brazil. In this area, tailings are deposited as slurry. The study of this material has been made by carrying out vane tests, piezocone tests (CPTU) and seismic cone tests (SCPTU), as well as by collecting disturbed samples for laboratory investigation. The site investigation comprises three investigation positions (PZC01, PZC02 e PZC03), selected to give a representative evaluation of the area and its variations. Tests were performed to investigate rate effects and its implications on the prediction of soil properties assessed from testing data. Different penetration and rotation rates have been selected to allow data to be gathered over a range of testing rates, which allows both partial drainage and viscous effects to be evaluated. These effects have been analyzed in an integrated framework given raise to an interpretation method that allows in situ testing results to be interpreted and soil parameters to be estimated. Other published information has been used for comparison (i. e. BLIGHT, 1968 e BISCONTIN & PESTANA, 1999). The work offers a solid base for guidance the interpretation of in situ tests in zinc tailings.

As incertezas na área da economia demandam modelos teóricos de previsão de resultados cada vez mais complexos e precisos, onde a análise de riscos, através da simulação de Monte Carlo, torna-se imprescindível, já que os modelos determinísticos não suprem as necessidades estratégicas das empresas. Esse trabalho aplica diferentes técnicas que visam uma análise econômica preliminar na área de mineração para uma jazida de feldspato: os métodos qualitativos SWOT e modelo de Porter aplicado; e os métodos quantitativos análise determinística, análise de sensibilidade, análise de cenários e simulação de Monte Carlo. O crescimento da fabricação de porcelanatos e da busca por fundentes mais baratos têm elevado o consumo de feldspato. Esta matéria-prima tem grande importância no setor cerâmico graças a sua ótima relação custo-benefício. Através de simulações de Monte Carlo, foram obtidos os intervalos de variação do valor presente líquido que as jazidas podem alcançar, suas probabilidades de insucesso e os valores máximos de lucro e prejuízo. Os métodos qualitativos indicam que, apesar dos obstáculos inerentes, o projeto tem uma posição de destaque no setor de minerais industriais com aplicação cerâmica. A análise SWOT demonstra a procura pelo produto, a experiência da empresa executora do projeto e a localização da jazida como os maiores trunfos; E que deve-se ficar atento aos empecilhos impostos pelo porte da empresa e pela crise econômica e ameaça de novos entrantes. Enquanto o modelo de Porter aplicado demonstrou que o projeto é competitivo comparado a outros de mesmo porte e do mesmo setor, que sempre foi relegado a empresas familiares e de pequeno porte, porém, seu crescimento tem despertado o interesse de multinacionais, fazendo com que a ameaça de novos entrantes seja alta. Já os quantitativos indicaram a viabilidade do projeto, com valor presente líquido positivo, taxa interna de retorno maior que a taxa mínima de atratividade e baixo tempo de retorno; as análises de cenários e sensibilidade apontaram a alta dependência da taxa de produção e do preço do feldspato, fazendo com que qualquer recuo do mercado possa inviabilizá-lo; e as simulações de Monte Carlo apontaram para uma baixa probabilidade de insucesso. Avalia-se que o projeto é sólido e produzirá bom retorno, mas não em condições adversas da economia brasileira. Em um momento mais estável economicamente, onde não haja tantos riscos relativos ao mercado, poderá tornar-se viável. / Uncertainties in the area of economics demand theoretical models of prediction of increasingly complex and accurate results, where risk analysis through the Monte Carlo simulation becomes essential, since the deterministic models do not achieve the strategic needs of the companies. This work applies different techniques that aim at a preliminary economic analysis in the mining area for a feldspar deposit: the qualitative methods SWOT and the applied Porter model; and the quantitative methods deterministic analysis, sensitivity analysis, scenario analysis and Monte Carlo simulation. The growth of the porcelain making and the search for cheaper fluxes have raised the consumption of feldspar. This raw material has great importance in the ceramic sector thanks to its great cost-benefit ratio. Through Monte Carlo simulations, the ranges of the net present value that the deposits can reach, their probabilities of failure and the maximum values of profit and loss were obtained. Qualitative methods indicate that, despite the inherent obstacles, the project has a prominent position in the sector of industrial minerals with ceramic application. The SWOT analysis demonstrates the demand for the product, the experience of the company executing the project and the location of the deposit as the greatest asset; And we must be aware of the obstacles imposed by the size of the company and the economic crisis and threat of new entrants. While the applied Porter model showed that the project is competitive compared to others of the same size and the same sector, which has always been relegated to small and family businesses, but its growth has attracted the interest of multinationals, making the threat of new entrants high. The quantitative ones indicated the feasibility of the project, with positive net present value, internal rate of return higher than the minimum rate of attractiveness and low return time; the analysis of scenarios and sensitivity indicated the high dependence of the rate of production and the price of the feldspar, causing that any retreat of the market can make it unfeasible; and the Monte Carlo simulations pointed to a low probability of failure. It is evaluated that the project is solid and will produce good returns, but not in adverse conditions of the Brazilian economy. At a more economically stable time, where there are not so many market-related risks, it may become viable.

O depósito Madeira (Sn, Nb, Ta) está localizado na mina de Pitinga (norte do Brasil). O depósito é associado à fácies albita granito do Granito Madeira, de tipo A (~1,820 Ma). A mina extrai comercialmente Sn (cassiterita), Nb e Ta (U-Pb-pirocloro e zircão). Flúor (criolita), Y, REE (xenotima), Zr (zircão), U (U-Pb-pirocloro e zircão) e Th (torita) são subprodutos em potencial. Este trabalho apresenta um estudo detalhado da mineralização de torita nas subfacies do albita granito: albita granito de núcleo, albita granito de borda e pegmatitos associados. O depósito Madeira é apresentado neste trabalho como um dos maiores depósitos de Th do mundo, com 164 Mt de minério disseminado, teor médio de 759 ppm ThO2 na rocha, e concentrações maiores (de até 1,8 wt.% ThO2) em pegmatitos pequenos (média de ~0,51 wt.% ThO2). Composicionalmente, a torita deste estudo pode ocorrer próxima do polo da torita ou representar substituições relativamente limitadas no sistema de soluções sólidas torita-zircão-xenotima-coffinita. A concentração de Fe na torita varia entre 0,11 wt.% Fe2O3 e 29,56 wt.% Fe2O3 e, em muitos casos, é considerada de natureza estrutural, assim como o conteúdo de F (de até 6,02 wt.% F). A torita de todas as subfacies foram fortemente afetadas por alterações hidrotermais relacionadas a fluidos aquosos ricos em F de baixa temperatura. A hidratação da torita permitiu a introdução de M3+ cátions (Y, ETR, Fe e Al) e F, e causou perdas no conteúdo de Si e Th (média de ~0,51 wt.% ThO2). A alteração também foi responsável pela formação de uma auréola de Fe nos grãos de torita, com minerais secundários associados, provavelmente Th-Fe-hidroxifluoretos e Y-Th-Fe-fluorcarbonatos. A média da razão Th/U em rocha total é de 1,85 no albita granito de borda, 3,82 no albita granito de núcleo, e 19,85 nos pegmatitos associados. Esta variação reflete um padrão de evolução magmática, com maior disponibilidade de U em estágios precoces e empobrecimento de U em estágios tardios. Em Pitinga, as mineralizações de Th e U são divididas em diferentes minerais, formados em estágios distintos da evolução. Esta característica está relacionada à riqueza de flúor e à alta alcalinidade do magma, que inibiram a cristalização precoce de zircão, bem como de columbita, e favoreceu a formação precoce de U-Pb-pirocloro. Quando a cristalização de silicatos hidratados reduziu a alcalinidade do magma, a cristalização de zircão (de um magma previamente empobrecido em U, Nb, Ta e ETRL) se tornou intensa, acompanhado de torita e xenotima. / The world-class Sn-Nb-Ta Madeira deposit is located at the Pitinga mine (northern Brazil). The deposit is associated with the albite-enriched granite facies of the A-type Madeira Granite (~1,820 Ma). The mine commercially extracts tin (cassiterite), Nb and Ta (U-Pb-pyrochlore and columbite). Fluorine (cryolite), Y, REE (xenotime), Zr (zircon), U (U-Pb-pyrochlore and zircon) and Th (thorite) are potential byproducts. This work presents a detailed study on the thorite mineralization from the albite-enriched granite subfacies: the core albite-enriched granite, the border albite-enriched granite and the associated pegmatites. The Madeira deposit is revealed in this work to be among the largest Th deposits in the world, with 164 Mt of homogeneously dispersed ore, with an average grade of 759 ppm ThO2 in the rock, and higher concentrations (up to 1.8 wt.% ThO2) in small pegmatites (average of ~ 0.51 wt.% ThO2). Thorite compositions are either close to the thorite pole or correspond to relatively limited substitutions in the thorite-zircon-xenotime-coffinite solid solution system. The Fe concentration in thorite ranges from 0.11 wt.% to 29.56 wt.% Fe2O3 and in many cases is considered of structural nature, as well as part of the F content (up to 6.02 wt.% F). Thorites from all subfacies were strongly affected by hydrothermal alterations related to F-rich low-temperature aqueous fluids. The hydration of thorite allowed the introduction of M3+ cations (Y, REE, Fe, and Al) and F, and caused losses in Si and Th (average of ~48 wt.% ThO2). The alteration also created a Fe-rich halo in thorite, with associated secondary minerals, likely Th-Fe-hydroxyfluorides and Y-Th-Fe-fluorcarbonates. The Th/U average ratio values in bulk-rock are 1.85 in the border albite-enriched granite, 3.82 in the core albite-enriched granite, and 19.85 in the associated pegmatites. This variation reflects a magmatic evolution pattern, with higher availability of U in the earlier stages and depletion of U in late stages. At Pitinga, Th and U mineralization are divided into different minerals formed in different stages of the magma evolution. This feature is related to the richness of fluorine and the high alkalinity of the magma that greatly inhibited the early crystallization of zircon, as well of columbite, and favored the early appearance of U-Pb-pyrochlore. When the crystallization of hydrous silicates reduced the alkalinity, the crystallization of zircon (from a magma depleted in U, Nb, Ta and LREE) become intense, accompanied by thorite and xenotime.

Ao modelar-se depósitos minerais é comum enfrentarmos o problema de estimar múltiplos atributos possivelmente correlacionados, onde algumas variáveis são amostradas menos densamente do que outras. A falta de dados impõe um problema que requer atenção antes de qualquer modelagem subsequente. Precisamos, ao final, de modelos que sejam estatisticamente representativos. A maioria dos conjuntos de dados de problemas práticos são amostrados de maneira heterotópica e, para obter resultados coerentes, é preciso entender os motivos pelos quais alguns dados faltam e quais são os mecanismos que influenciaram a ausência de informações. A teoria de dados faltantes relaciona as amostras ausentes com aquelas medidas através de três mecanismos distintos: Faltante Completamente Aleatório (Missing Completely At Random - MCAR), Faltante Aleatório (Missing At Random - MAR) e Faltante Não Aleatório (Missing Not At Random - MNAR). O último mecanismo é extremamente complexo e a literatura recomenda ser tratado inicialmente como um mecanismo MAR. E após uma transformação fixa deve ser aplicada aos valores complementados para que estes se transformem em valores MNAR Embora existam métodos estatísticos clássicos para lidar com dados faltantes, tais abordagens ignoram a correlação espacial, uma característica que ocorre naturalmente em dados geológicos. A metodologia adequada para tratar com a falta de dados geológicos é a atualização bayesiana, em que se inserem valores sob mecanismo MAR considerando a correlação espacial. No presente estudo, a atualização bayesiana foi combinada com transformações fixas para tratar o mecanismo de falta de dados MNAR em dados geológicos. A transformação fixa aqui empregada é baseada no erro de inserção gerado em um cenário MAR no conjunto de dados. Assim, com o conjunto completo resultante foi utilizado em uma simulação sequencial gaussiana dos teores de uma base de dados multivariada, apresentando resultados satisfatórios, superiores aos obtidos por meio da cossimulação sequencial gaussiana, não inserindo qualquer viés no modelo final. / When modeling mineral deposits, it is common to face the problem of estimating multiple attributes possibly correlated where some variables are more densely sampled then others. Missing data imposes a problem that requires attention prior to any subsequent modeling. The later requires estimation models statistically representative. Most practical data sets are often heterotopically sampled, and to obtain coherent results one must understand the reasons why there are missing data and what are the mechanisms that cause the absence of information. The theory of missing data relates the missing samples to those measured through three different mechanisms: Missing Completely At Random (MCAR), Missing At Random (MAR), and Missing Not At Random (MNAR). The last mechanism is quite complex to deal with, and the literature recommends being treated as a MAR mechanism and after a fixed transform should be applied to the imputed values so that these turn into MNAR imputed values. Even though there are classical statistical methods to deal with missing data, such approaches ignore spatial correlation, a feature that occurs naturally in geological data. The adequate methodology to deal with missing geologic data is Bayesian Updating, which approaches the MAR mechanism and accounts for spatial correlation. In the present study, bayesian updating was used combined with fixed transforms to treat MNAR missing data mechanism in geologic data. The fixed transform herein used is based on the error of MAR imputation on the data set. The resulting complete set was then used on a sequential gaussian simulation of the grades on a multivariate data set, presenting satisfactory results, superior to those obtained through sequential gaussian cossimulation, not inserting any biases on the final model.

Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de diferentes tipos de coberturas secas utilizadas em células experimentais preenchidas com rejeitos piritosos de carvão mineral. Quatro células de igual dimensão foram preenchidas com rejeitos piritosos, provenientes do beneficiamento de carvão mineral da Unidade Mineira II – Verdinho, pertencente à Carbonífera Criciúma S.A., situada no município de Forquilhinha, Estado de Santa Catarina. Em relação à composição das células, a primeira foi construída sem cobertura; a segunda, com somente pré-cobertura, constituída de mistura de rejeitos; a terceira, com cobertura de argila compactada; e a quarta elaborada com sistema de barreira capilar dupla. Todas foram expostas às mesmas condições meteorológicas. Para avaliação do desempenho das coberturas analisou-se o volume e características químicas e físico-químicas da água de percolação no período compreendido entre 2009 e 2010. Os parâmetros físicoquímicos considerados foram os seguintes: pH, Eh, acidez, alcalinidade e condutividade enquanto que os parâmetros químicos foram Fe, Al, Mn, Zn e sulfato. A partir dos resultados obtidos, fez-se uma análise técnica dos diferentes tipos de cobertura seca utilizados. De acordo com análise técnica constatou-se que o melhor desempenho no tocante ao volume e à qualidade da água percolada ocorreu na célula em que se utilizou cobertura com argila compactada e na célula em que se empregou cobertura do tipo barreira capilar dupla. / This work aimed to evaluate the performance of different types of dry cover employed in experimental cells filled with pyritic waste of mineral coal. Four cells with the same dimension were filled with coal tailings from the coal preparation plant of Unidade Mineira II –Verdinho, which belongs to Carbonífera Criciúma SA, located in Forquilhinha, Santa Catarina State. The first cell was constructed without any kind of cover, the second one was built with a cover composed by a mixture of coal wastes, the third one was built with a layer of compacted clay, and the forth one was constructed with a system composed by a dual-capillary barrier. All were exposed to the same meteorological conditions. To evaluate the performances of dry covers we analyzed the volume and the chemical and physicochemical characteristics of seepage between 2009 and 2010. The water was analyzed in terms of pH, Eh, acidity, alkalinity, conductivity and the concentration of Fe, Al, Mn, Zn, and sulfate. The experimental results showed that the best performance concerning the volume and the quality of the percolated water was obtained in the cell that received a cover of compacted clay and in the one that received a cover composed by dualcapillary barrier.

A geração de resíduos provocada pela atividade mineradora é revestida de considerável preocupação ambiental, tanto em função da área envolvida no depósito deste material, quanto pelos impactos causados por eventuais rupturas que possam a ocorrer nestes reservatórios. O método de disposição de resíduos, frequentemente utilizado pelas mineradoras, consiste no bombeamento do material por via úmida até os reservatórios de alteamento contidos através de diques ou barragens. Este processo pode tornar estas áreas suscetíveis à ocorrência de rupturas causadas por liquefação do material. Quando este tipo de evento acontece, tem-se um aumento repentino da poropressão, com consequente redução da resistência ao cisalhamento. A verificação do potencial de liquefação de resíduos de mineração é, portanto, imprescindível à prevenção de impactos ambientais, além de colaborar na execução de projetos geotécnicos mais seguros e econômicos. Neste trabalho são analisados três reservatórios distintos, sendo um composto por resíduo de mineração de ouro e os outros dois por resíduo de mineração de bauxita. Os resultados de ensaios realizados em campo (SCPTU/CPTU e SDMT) são utilizados na avaliação geotécnica dos resíduos, buscando-se verificar a compatibilidade com avaliações já realizadas através de ensaios de laboratório. O potencial de liquefação estática dos materiais é observado em laboratório para baixos níveis de tensões, demonstrando que os resíduos são suscetíveis à liquefação estática. Este comportamento é verificado também na interpretação de ensaios de campo, interpretados através de correlações de natureza semiempírica baseadas na combinação de uma medida representativa de pequenas deformações (módulo cisalhante) combinado a uma medida obtida à grandes deformações (resistência à penetração) que, combinadas, permitem a determinação do parâmetro de estado do material. A primeira proposta consistiu na definição de uma fronteira entre materiais de comportamento contrátil e dilatante no espaço G0/qc versus p’/pa. Esta proposta apresentou uma resposta adequada, entretanto, a concentração de todos os pontos referentes aos resíduos analisados, possivelmente suscetíveis ao fenômeno de liquefação estática, numa mesma região gráfica, somente foi possível no espaço G0/qc versus qc1. Neste espaço a separação entre materiais de comportamento dilatante e contrátil foi possível com a inserção de uma fronteira empírica. Este estudo demonstrou a boa sensibilidade dos parâmetros G0 e qc ao fenômeno de liquefação estática. A suscetibilidade à liquefação cíclica dos resíduos de mineração de ouro e bauxita também foi verificada através de correlações com resultados de ensaios de campo. Esta análise indicou a possibilidade de ocorrência do fenômeno para os mais baixos níveis de magnitude de sismo atuante. / Waste generation caused by mining activity emerges as an environmental concern, both because of the large area involved in deposits of this material, as well as the possible impacts caused by occasional failures that may occur in these deposits. The method of waste disposal, often used by mining companies, consists by pumping wet material in sequence until completion of the reservoirs contained by dikes or dams. This process makes these areas susceptible to the occurrence of the liquefaction failures. When this type of event happens there is a sudden increase in pore pressure with consequent reduction shear strength, which can result is risk of containment structures. Therefore, verification of liquefaction potential of these materials is essential in the prevention of environmental impacts. The present work analyzes three different reservoirs, one consisting of gold mining tailings and the other two of bauxite mining tailings. The results of field tests (SCPTU/ CPTU and SDMT) are used in geotechnical evaluation of tailings in order to verify the compatibility with evaluations already carried out through laboratory tests. The static liquefaction potential observed in laboratory at low levels of stresses is consistent with field assessment from in situ tests. Semiempirical correlations based on field tests are based on small strain measurements (shear modulus) combined with large strain measurements (penetration resistance), that are used to defined the state parameter of the material. The first proposal consisted in defining a boundary between materials of contractive and dilatant behavior in space G0/qc versus p’/pa. The proposal presented an appropriate response, however, the concentration of all analyzed points, possibly susceptible to static liquefaction phenomenon, in the same graphical region was only possible in space G0/qc versus qc1. In this space the separation between materials of contractive and dilatant behavior was possible with the inclusion of an empirical boundary. This study demonstrated the good sensitivity of the parameters G0 and qc to the static liquefaction phenomenon. The cyclic liquefaction susceptibility of the gold and bauxite mining tailings was also verified by correlation with field tests results. This analyzes indicated the possibility of occurrence of the phenomenon to the lowest levels of earthquake magnitude.

Os depósitos de carvão no Brasil possuem conteúdos relativamente baixos de matéria orgânica. Aproximadamente 65% do carvão ROM (Run-of-min) extraído de minas subterrâneas na região carbonífera de Santa Catarina são descartados como resíduo em depósitos de rejeitos. Esse rejeito contem minerais sulfetados, principalmente a pirita, que oxida e pode gerar drenagem ácida de minas, com diversos impactos ambientais e custos econômicos. Entretanto, com o processamento do rejeito de carvão para concentração da pirita, esta pode-se tornar matéria prima para diversos produtos, entre eles o ácido sulfúrico (insumo deficitário no país, utilizado em grandes quantidades na indústria de fertilizantes). O objetivo deste trabalho foi caracterizar o rejeito de carvão para concentração da pirita proveniente da camada Bonito, no estado de Santa Catarina, avaliando-se o seu potencial uso na produção de ácido sulfúrico e os ganhos ambientais com a dessulfurização do material remanescente. Para isso, foram construídas as curvas de separabilidade densimétrica de uma amostra de rejeito grosso e de uma amostra de rejeito fino. Definiram-se densidades de cortes, de forma a recuperar um material carbonoso remanescente (d<2,2), um material dessulfurizado (2,2<d<2,7) e um concentrado de pirita (d>2,7). Efetuou-se a caracterização das frações densimétricas através de imagens fotográficas e análises de cinzas, enxofre, umidade, poder calorífico, difração de raio-x (DRX), fluorescência de raio-x (FRX) e análise termogravimétrica. As análises ambientais realizadas foram: classificação de resíduos conforme NBR 10.004 e teste estático de predição de acidez pelo método de contabilização de ácidos e bases. Estimou-se a produção de ácido sulfúrico a partir do concentrado piritoso obtido com o processamento do rejeito de carvão das camadas Barro Branco e Bonito e avaliaram-se os ganhos ambientais. Os resultados demonstraram que o rejeito proveniente do circuito de grossos (87,2% do material descartado) possui teor de enxofre de 7,8% e 79,9% de cinzas, já os finos (12,8% do material) tem um teor de enxofre de 4,9% e 70,8% de cinzas. Com a separação densimétrica do rejeito em 2,2 e 2,7, obteve-se uma fração d<2,2 g/cm³ com recuperação mássica de 20,7% para os grossos e 45,2% para os finos que só possui aproveitamento energético em termoelétricas se misturado com carvão de baixo enxofre. O material dessulfurizado (2,2<d<2,7 g/cm³) corresponde a 66% em massa do rejeito para os grossos, possui 3,8% de enxofre e potencial de geração de acidez 60% inferior ao rejeito original. Já a fração pirítica (d>2,7 g/cm³) possui recuperação mássica de 13% para os grossos e teor de enxofre de 33,1%. Quando comparada com a camada Barro Branco, a camada Bonito apresenta níveis superiores de S na fração intermediária, com maior potencial de geração de acidez. De qualquer forma, os rejeitos de carvão grossos, tanto da Camada Barro Branco como Bonito, são passíveis de beneficiamento por processos gravimétricos para obtenção de concentrados com no mínimo 30% de enxofre. Caso houvesse um planejamento global de aproveitamento da pirita na região carbonífera de Santa Catarina para produção de ácido sulfúrico, um acréscimo de 14% da demanda brasileira deste insumo poderia ser realizado com os atuais níveis de produção de carvão, reduzindo em até 75% o enxofre disposto no ambiente e trazendo benefícios econômicos e ambientais à região carbonífera de Santa Catarina. / The grade of coal deposits in Brazil is relatively low, and approximately 65% of the run-of-mine (ROM) coal extracted from underground mines in the carboniferous region of Santa Catarina is discarded as waste in dump deposits. These waste discards contain sulfide minerals, particularly pyrite, which oxidize and give rise to acid rock drainage (ARD) with recognized environmental impacts and economic costs. However, the coal waste could be gravimetrically processed to produce a pyrite concentrate to be used as a raw material for sulfuric acid production (an income with deficient production in the country, largely used in fertilizer industry). The aim of this work was to study the coal waste from the Bonito seam in the state of Santa Catarina, Brazil, evaluating its use for the production of sulfuric acid and the environmental implications of remaining material after the desulfurizing step. Washability curves of coarse and fine waste material from a coal preparation plant working with the Bonito seam was performed. Three different density fractions were separated: a carbonaceous material (d<2.2 g/cm3), a desulfurized material (2.2 and 2.7 g/cm³), and a pyrite concentrate (d>2.7 g/cm³). Characterization studies were carried out by photographic images and ash, sulfur, moisture, calorific value, X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), and thermogravimetric analysis (TGA). Environmental classification of the waste was conducted in terms of NBR 10.004 and static acid prediction test by the acid-base accounting method. It was also estimated the production of sulfuric acid from Barro Branco and Bonito seams as well the environmental benefits of such desulfurization procedures. The results showed that the coarse fraction of coal tailing from Bonito seam (87.2% of the discarded mass) presents 7.8% sulfur and 79.9% ash. The fine waste fraction from the spirals circuit (12.8% of the discarded mass) showed 4.9% sulfur and 70.8% ash. Both materials were subjected to density separation. The fraction d<2.2 g/cm³, with a mass recovery of 20.7% for the coarse fraction and 45.2% for the fine fraction, could be only used for energy production if a moisture with low sulfur coal was provided. The intermediate density material (2.2<d<2.7 g/cm³), which corresponds to a 66% of the mass coarse mass fraction and presents 3.8% sulfur, have a 60% lower acid generation material than the raw waste. The pyrite concentrate (d>2,7) reached a 13% mass recovery with 33.1% sulfur. Comparing the Barro Branco and Bonito seams, the Bonito seam showed superior levels of sulfur in the 2.2<d<2.7 g/cm³ fraction, with a higher an acid generation potential. Nevertheless, the coarse fraction of both seams can be processed for pyrite concentration, reaching the minimum of 30% sulfur necessary for sulfuric acid production by roasting. Considering the levels of coal production in the carboniferous region of Santa Catarina, an input of 14% in the national demand of sulfuric acid would by supplied. This procedure will also reduce in 75% the pyrite disposed in landfills, bringing economic and environmental benefits to the local coal chain production.

Desde que um depósito mineral apenas terá sua geometria e propriedades reais conhecidas após a completa extração e processamento, é necessário o emprego de modelos e estimativas ao longo da vida do projeto para seu correto planejamento. Estimativas são fortemente afetadas pela qualidade dos dados, o que torna fundamental seu controle e certificação. Tal necessidade levou à industrial mineral a adotar controles e procedimentos que meçam e garantam a qualidade da informação. Esses controles para amostragem e análises laboratoriais são baseados em valores de tolerância máxima de erros tipicamente baseada na literatura ou tidos como boas práticas, apesar de tais valores não levarem em conta a precisão e acurácia necessária em um dado projeto ou características especificas de um projeto. Nesse contexto se propõe, através da análise de sensibilidade, uma metodologia que mensure como os erros analíticos e/ou locacionais se propagam às estimativas. Assumindo a base de dados inicial como isenta de erros, outras bases são geradas pela adição de incerteza; as curvas de sensibilidades relacionam o impacto das estimativas à incerteza adicionada a cada base de dados. Tais erros são sorteados dentro de uma distribuição normal com média zero e diferentes desvios-padrões (simulando diferentes níveis de incerteza) para teores e posição espacial. O impacto é medido pela comparação das estimativas com a base se dado sem perturbação e os os modelos derivados de bases perturbadas. Os resultados são apresentandos através de perda/diluição, correlação entre blocos estimados com os dados originais e perturbados e pelo seu desvio médio. A metodologia proposta foi aplicada nos dados de Walker Lake (Nevada-USA) e parte do depósito de bauxita de Miraí (MG-Brazil). Baseado na curva de sensibilidade, pôde-se avaliar impacto na reconciliação diária da mina de Miraí, causada pela incerteza dos dados. Os resultados indicaram que o impacto de erros nas coordenadas tem um comportamento exponencial, onde erros relativos até 10% da dimensão da malha causam um baixo desvio nas estimativas. A incerteza analítica em geral é reduzida na incerteza dos valores krigados. Definindo como aceitável na mina de Miraí que 90% dos blocos devam ter um máximo de incerteza causada pelos dados de 10% para Al2O3 e recuperação mássica e de 30% para sílica reativa, a metodologia proposta definiu uma tolerância para o controle de qualidade das duplicatas de campo respectivamente de 10.9%, 9.5% e 12.5%. Os erros calculados coincidem com os 10% tipicamente sugeridos pela literatura. / Since a mineral deposit only has its exact geometry and properties known after its complete extraction and processing, it is necessary to use models and estimates throughout the life of the project for proper planning. Estimates are strongly affected by data quality; consequently, their control and certification are imperative. This leads the mineral industry to adopt controls and procedures to measure and ensure data quality. These controls used for sampling and lab analysis are based on max error tolerance intervals typically suggested in the literature, however these limits do not take into account the precision and accuracy required in a given project or in a specific mineral deposit. In this context, this dissertation proposes throughout sensitivity analysis a methodology that measures how the analytical and/or locational errors propagate to estimates. It started using an original dataset considered error free, and databases created from it by adding errors. Sensitivity curves relate the impact on block estimate due to the uncertainty added to each database. The samples errors are draw from a normal distribution with zero mean and different standard deviations (emulating different precision levels) for grades and spatial position. The impact is measure by comparing estimates based on an error-free database against the model derived from error added data sets counting blocks affected by loss/dilution, correlation between original block model versus new model with error added to the data and the block mean deviations. The methodology proposed was illustrated using the Walker Lake (Nevada-USA) dataset and part of Miraí bauxite deposit (MG-Brazil). Based on the defined sensitivity curve the impact on the daily grade reconciliation at Miraí mine caused by using a database with error added is assessed. The results indicates that the impact on grade estimation caused by data coordinates uncertainty has an exponential behavior, where relative errors below 10% of the sampling spacing cause low impact on estimated values. The kriging weighted averaging in general mostly reduces the analytical uncertainty. Defining as acceptable for Miraí Mine that 90% of blocks should have errors (caused by poor quality data) lower than 10% related to Al2O3 and for mass recovery and of 30% for reactive silica, the proposed methodology defines a quality control tolerance to field replicate respectively of 10.9%, 9.5% and 12.5%. The defined error limits coincided with the values suggested by literature at 10%.

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.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Agronomia, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-11-07T15:13:15Z No. of bitstreams: 1 2014_KarulinydasGraçasCoimbra.pdf: 5343898 bytes, checksum: 774c4f500dd7f8077c6d04d2fd8b788b (MD5) / Approved for entry into archive by Tania Milca Carvalho Malheiros(tania@bce.unb.br) on 2014-11-07T16:11:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_KarulinydasGraçasCoimbra.pdf: 5343898 bytes, checksum: 774c4f500dd7f8077c6d04d2fd8b788b (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-07T16:11:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_KarulinydasGraçasCoimbra.pdf: 5343898 bytes, checksum: 774c4f500dd7f8077c6d04d2fd8b788b (MD5) / O tomateiro (Solanum lycopersicum) é considerado uma das culturas mais expressivas no setor agrícola devido sua importância socioeconômica tanto para o comércio in natura, quanto para a indústria de processamento. É a segunda hortaliça mais consumida no mundo, ficando atrás apenas da batata inglesa. No Brasil é a segunda hortaliça em área cultivada e a primeira em volume total de produção, se considerado ambos os segmentos estaqueado e rasteiro. É uma cultura que possui ampla complexidade agronômica sendo bastante exigente em termos de nutrição e controle de doenças, utilizando uma gama variada de produtos químicos agrícolas em seu ciclo de produção. Quando bem manejada agrega valor tanto para os pequenos e médios produtores quanto para os agricultores patronais. Embora seja uma cultura bastante estudada a cultura do tomate enfrenta ainda grandes entraves, como a ocorrência de diversas pragas e doenças, oscilação e/ou redução da produtividade, uso de agrotóxicos em demasia, entre outros fatores limitantes da sua produção, possuindo assim, grandes lacunas a serem preenchidas ou solucionadas pela pesquisa científica. Nesse sentido, o objetivo do presente trabalho foi avaliar o efeito de fertilizantes químicos e orgânicos aplicados via foliar em comparação a uma mistura de defensivos químicos, e duas cultivares de tomate rasteiro, sendo uma híbrida e outra de polinização aberta, conduzidas com adubação, organomineral e química, quanto à performance agronômica no campo e a qualidade de frutos de tomate para dois fins de consumo, in natura no sistema de adubação organomineral, e para fins de processamento industrial, no sistema de adubação química convencional, visando assim, uma possível inserção de alguns compostos no manejo racional e integrado da cultura do tomateiro rasteiro. Os experimentos de campo foram conduzidos na Fazenda Água LimpaUnB-DF, e as análises da qualidade dos frutos efetuadas no Laboratório de Análise de Alimentos da Universidade de Brasília. Foram realizados dois experimentos de maio a novembro de 2011 e dois experimentos de maio a novembro de 2012, totalizando quatro experimentos de campo. Utilizou - se o delineamento de blocos casualizados em arranjo fatorial 8 x 2, com quatro repetições nos experimentos de2011 e três repetições nos experimentos do ano de 2012. Os fatores avaliados foram oito produtos e duas cultivares de tomate rasteiro. Os fertilizantes, químicos e orgânicos, e agrotóxicos avaliados foram: mistura de defensivos (clorotalonil + oxicloreto de cobre + manconzeb + metalaxil + difenoconazol), óxido de silício (Agri sil®), fosfito de potássio (Hortiplus PK 28-26®), organomineral (Megafol®), acibenzolar-S-metil (ASM) (Bion®), sulfato de cálcio (gesso agrícola), biofertilizante (a base de pena de galinha e peixe) e água (controle). As variedades de tomate rasteiro utilizadas foram: a cultivar de polinização aberta IPA-6-Hortec® e o híbrido AP533-Seminis®. Cada parcela foi constituída de 16 plantas, dispostas em linha dupla no espaçamento de 1,0 x 0,9 x 0,4 m. Foi utilizada irrigação por gotejamento, sendo a irrigação suspensa uma semana antes da primeira colheita dos frutos. A aplicação dos tratamentos foi realizada com pulverizador costal, semanalmente num total de 10 aplicações. As adubações, química e organomineral, foram feitas de acordo com a análise do solo e recomendações técnicas para a cultura do tomateiro na região do cerrado. Ao final do ciclo da cultura, foram realizadas duas colheitas realizando a pesagem e contagem dos frutos. Com estes dados de campo, para os experimentos com adubação convencional foram estimadas a produtividade, número de frutos por planta, massa de frutos por planta, massa de um fruto, rendimento de polpa, produção comercial, número de frutos com podridão apical por parcela. E para os experimentos com adubação organomineral foram estimadas a produtividade, número de frutos por planta, massa de frutos por planta, massa de um fruto, número de frutos com podridão apical por parcela. Posterior às avaliações de campo procederam-se as avaliações dos frutos. Para tal, foram separados aleatoriamente 10 frutos de cada parcela e levados ao laboratório para as análises físico-químicas de Brix (SST), acidez, acidez total titulável (ATT), ratio (SSTATT), matéria seca, umidade, cinzas (experimento 2011 e 2012) e comprimento, diâmetro equatorial, espessura da polpa, firmeza dos frutos (experimento de 2012). Os dados foram submetidos à análise variância e comparação das médias pelo teste de Scott-knott com auxílio do software Sisvar e ainda foram realizadas correlações lineares (Pearson). Houve interação significativa em todos os experimentos. Nos experimentos com adubação organomineral os dados obtidos apresentam uma atuação satisfatória dos tratamentos Fosfito de potássio e Organomineral quanto ao desempenho agronômico e qualidade dos frutos, ainda neste experimento a cultivar de polinização aberta apresentou desempenho tal qual ao híbrido. De acordo com esses resultados é possível mencionar potencial de utilização de IPA-6 em sistemas de produção que empreguem adubação organomineral, bem como os produtos à base de fosfito de potássio (Hortiplus PK 28-26®) e organomineral (Megafol®)como coadjuvantes no manejo integrado de tomate rasteiro. Já nos experimentos com adubação convencional os resultados indicam os tratamentos Gesso agrícola, Fosfito de potássio e Silício como promissores no uso de lavouras comerciais de tomate rasteiro, tendo obtido com uso desses produtos resultados satisfatórios quanto à produtividade e seus componentes e ainda uma boa qualidade dos frutos de tomate. Neste sentido esses compostos podem vir a se tornar componentes no processo de manejo integrado de plantas de modo a complementar o manejo correto e satisfatório de todo sistema de produção, tendo assim a necessidade de se desenvolver mais pesquisas em diversas condições e culturas, procurando conhecer as exigências nutricionais, comportamento diferentes níveis, fontes e combinação de nutrientes. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The tomato (Solanum lycopersicum) is considered one of the major crops in the agricultural sector due to their socioeconomic importance for trade in natura, and for the extracts industry. It is the second most consumed vegetable in the world, second only to potatoes. In Brazil is the second crop for acreage and first in total production volume, if considered both table and industrial segments. It is a culture which has extensive agronomic complexity is quite demanding in terms of fertilization and disease control, using a wide range of pesticides in their production cycle. When handled well adds value to both small and medium producers as for commercial farmers. Although it is a widely studied culture tomato crop still faces major obstacles, as the incidence of various pathogens, oscillation and/or reduced productivity, use of pesticides overused, among other limiting factors of production, having thus large gaps to be completed or resolved through scientific research. In this sense the objective of this study was to evaluate the efficiency of fertilizers, biofertilizers and inducer of resistance applied to the leaves compared to a mixture of chemical pesticides, and two cultivars of tomato determinate growth, being a hybrid and one open pollinated, conducted in two systems of fertilization organic-mineral and chemistry, as the agronomic performance in the field and quality of tomato fruits for two consumption purposes in natura of organic-mineral fertilization system, and for industrial processing, chemical fertilization in the conventional system, aiming thus a possible inclusion of some compounds in the rational and integrated crop management of tomato cultivar determinate growth. To this end, the work was done in the Federal District. Field experiments were conducted at the Água Limpa experimental station and fruit quality analyzes done in the food analysis laboratory, both from the University of Brasilia. Were conducted Two trials from May to November 2011 and two experiments from May to November 2012, totaling 4 field experiments. We used a randomized block design with a factorial arrangement 2 x 8 with four replications in the experiments of 2011 and 3 replications in the experiments of 2012. The factors evaluated were eight products and two cultivars of tomato determinate growth. Fertilizers, resistance inductor and chemicals were evaluated: mixture of pesticides (chlorothalonil + copper oxychloride + manconzeb + difenoconazole + metalaxyl), silicon oxide (Agri sil®), potassium phosphite (Hortiplus PK 28-26®), organic-mineral (Megafol®), acibenzolar-S-methyl (ASM) (Bion®), calcium sulfate (gypsum) and biofertilizer (with penalty of chicken and fish) and water (control). The cultivars of tomato determinate were used: the open-pollinated cultivar IPA-6 (Hortec®) and the hybrid AP533 (Seminis®). Each plot consisted of 16 plants arranged in double line spaced 1.0 x 0.9 x 0.4 m. Additional drip irrigation was used. The spraying was performed by sprayer weekly for a total of 10 applications. The fertilization was performed in the area according to the soil analysis and recommendation for the cultivation of tomato in the region. The fertilizers used in chemical fertilization were those normally used in conventional production systems, and fertilizers used in organomineral fertilization system were those supported in alternative systems, such as organic production. At the end of the crop cycle harvests were carried out performing the weight and number of fruits. With these data to the system with conventional fertilization were estimated productivity, number of fruits per plant, fruit weight per plant, weight of a fruit, pulp yield, commercial production, number of fruits with blossom-end-rot per plot. And for the organc-mineral fertilization system were estimated yield, number of fruits per plant, fruit weight per plant, weight of a fruit, number of fruits with blossom-end-rot per plot. After field assessments were conducted the evaluations of fruits quality, such were randomly separated 10 fruits of each plot and taken to the laboratory for physico-chemical analysis of Brix, acidity, total acidity, ratio, dry matter, moisture, ash (experiment 2011 and 2012) and length, equatorial diameter, flesh thickness, fruit firmness (experiment 2012). The data were performed variance and comparison of means by the Scott-Knott test with the aid of software analysis and Sisvar still were conducted the linear correlations (Pearson). Significant interaction in all experiments. In the experiment with organic-mineral fertilization data obtained showed a satisfactory performance of treatments Hortiplus PK 28-26® and Megafol® on the agronomic performance and fruit quality. In this experiment the OP cultivar introduced performance just like the hybrid. According to these results it is possible to promising the use of IPA-6 production systems using organic mineral fertilization, as well as products based on potassium phosphite (Hortiplus PK 28-26®) and organic mineral (Megafol®) as adjuncts in the integrated management of cultivars of tomato determinate growth. In the experiment with conventional fertilization results indicate agricultural gypsum, Hortiplus PK 28-26® and Agri sil® as promising in the use in commercial crops of tomato determinate growth, obtained with use of these products satisfactory results to productivity and its components and also a good quality of tomato fruits. In this sense the mineral nutrition of plants becomes one of the components in the integrated management of plant process to ensure a correct and satisfactory management of the entire production system, thus having the need to develop further research in different conditions and cultures, looking meet the nutritional requirements, behavior different levels, sources and combination of nutrients.