Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / The objective of this study was to determine mineral body composition and net requirements of macro and microminerals for growth of Brazilian Somalis lambs. Were used forty-eight lambs, non-castrated, with an average initial body weight (BW) of 13.47Â1.76 kg and about 50 days old. Eight animals were slaughtered at the start of the trial, as a reference group, in order to estimate the initial empty body weight (EBW) and body composition. The remaining animals were randomly divided into five treatments consisted of different energy levels (1.18, 2.07, 2.25, 2.42 and 2.69 Mcal/kg DM),with eight replications per treatment. The macromineral body composition ranged from 6.45 to 6.34 g of Ca/kg EBW, 4.32 to 3.60 g of P/kg EBW, 0.20 to 0.19 g Mg/kg EBW, 1.12 to 1.05 g g Na/kg EBW, and 1.74 to 1.43 g K/kg EBW in Somalis Brasileira lambs with BW that ranged from 15 to 30 kg. The maintenance requirements were 52.50 mg Ca, 27.59 mg P, 1.26 mg Mg, 4.12 mg Na and 7.44 mg K/kg BW. The net macromineral requirements ranged from 5.22 to 5.13 g Ca; 2.77 to 2.31 g P; 0.16 to 0.15 g Mg; 0.86 to 0.81 g Na and 1.10 to 0.90 g K/kg BW for animals with BW ranging from 15 to 30 kg. The micromineral body composition ranged from 20.19 to 16.82 mg Zn/kg EBW, 56.23 to 48.12 mg Fe/kg EBW, 1.20 to 0.99 mg Mn/kg EBW and 1.31 to 1.03 mg Cu/kg EBW in Somalis Brasileira lambs with BW that ranged from 15 to 30 kg. The maintenance requirements were 0.133 mg Zn, 0.271 mg Fe, 0.003 mg Mn and 0.015 mg Cu/kg BW. The net micromineral requirements ranged from 12.97 to 10.80 mg Zn; 37.65 to 32.22 mg Fe; 0.76 to 0.63 mg Mn and 0.77 to 0.60 mg Cu/kg BW for animals with BW ranging from 15 to 30 kg. / Objetivou-se com o presente estudo estimar a composiÃÃo corporal e as exigÃncias de macro e microminerais de cordeiros da raÃa SomÃlis Brasileira em crescimento. Foram utilizados quarenta e oito cordeiros, nÃo-castrados, com peso corporal (PC) inicial mÃdio de 13,47Â1,76 kg e aproximadamente de 50 dias de idade. Oito animais foram abatidos no inÃcio do experimento para serem utilizados como grupo referÃncia, com o objetivo de estimar o peso de corpo vazio inicial (PCVZ) e composiÃÃo corporal inicial. Os animais remanescentes foram alocados em delineamento em blocos casualizados com dois blocos e cinco tratamentos, que consistiram de diferentes nÃveis de energia metabolizÃvel (1,18; 2,07; 2,25; 2,42 e 2,69 Mcal/kg MS), com oito repetiÃÃes por tratamento. A composiÃÃo corporal de macrominerais variou de 6,45 a 6,34 g de Ca; 4,32 a 3,60 g de P; 0,20 a 0,19 g de Mg; 1,12 a 1,05 g de Na e 1,74 a 1,43 g de K/kg de PCVZ, para animais com 15 a 30 kg de PC. As exigÃncias lÃquidas de mantenÃa foram 52,50 mg de Ca; 27,59 mg de P; 1,26 mg de Mg; 4,12 mg de Na e 7,44 mg de K/kg de PC. As exigÃncias lÃquidas de ganho variaram de 5,22 a 5,13 g de Ca; 2,77 a 2,31 g de P; 0,16 a 0,15 g de Mg; 0,86 a 0,81 g de Na e 1,10 a 0,90 g de K/kg de ganho de PC para animais com 15 a 30 kg de PC. A composiÃÃo corporal de microminerais variou de 20,19 a 16,82 mg de Zn; 56,23 a 48,12 mg de Fe;1,20 a 0,99 mg de Mn; 1,31 a 1,03 mg de Cu/kg de PCVZ, para animais com 15 a 30 kg de PC. As exigÃncias lÃquidas de mantenÃa foram de 0,133 mg de Zn; 0,271 mg de Fe; 0,003 mg de Mn e 0,015 mg de Cu/kg de PC. As exigÃncias lÃquidas de ganho variaram de 12,97 a 10,80 mg de Zn; 37,65 a 32,22 mg de Fe; 0,76 a 0,63 mg de Mn e 0,77 a 0,60 mg de Cu/kg de ganho de PC para animais com 15 a 30 kg de PC.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / For the proper functioning of the human body are essential various nutrients, among these are the macro and micro. The minerals are important in the physiological and biochemical functions of the human body. Insufficient intake can cause deficiencies, on the other hand excessive intake may be toxic. For the recommended doses of each mineral we need to consume fruits, vegetables, grains and vegetables. The food supplement is useful when selecting foods in a diet has some nutrient deficiencies. However, not all nutrient contained in a food supplement can be made available to be absorbed by the body, ie bioaccessible. Thus, the study of mineral bioaccessibility in this array is necessary. Thus, the aim of this study was to evaluate the in vitro bioaccessibility of macro and micro minerals in samples of amaranth, and quinoa multimixture, used as a food supplement. To determine the total content of minerals, samples were digested in oven with microwave cavity and the content of mineral measured by ICP OES. To evaluate the bioaccessibility, the samples were subjected to in vitro gastrointestinal digestion. The bioaccessible fraction was digested in the digester block prior to analysis by ICP OES. The three studied food supplements, as the total contents, are rich in Cu, Fe, Mg, Mn and P, and only multimixture is a source of Ca and Zn, with respective contributions of 19.1% and 20.1%, considering : source (15-29% of RDA) and rich (at least 30% of RDA). However, the amount of Cu and Mn amaranth and quinoa multimixture exceeded the UL (upper tolerable limit intake). After in vitro digestion, there was a marked reduction in the contribution to the RDA of all the three minerals and food supplements. The bioaccessibility study results show that the amaranth is a source of Fe, Mg and Mn-rich P and Cu; multimixture is the source of Fe, Mn and high in P and quinoa source of Mn and high in P and Cu. The application of PCA (principal component analysis) showed that multimixture has higher content of K, Cu, Mg, Zn, Fe and Ca and amaranth Mg and P (total contents) and the bioaccessibility, amaranth was more bioaccessible of Ca, Fe and Mg; multimixture K and Zn; and amaranth and quinoa, similarly, Cu, Mn and P. Regarding the content of phytic acid in the samples was observed that the greater the anti-nutritional content of such lower bioaccessibility of Ca, Cu, Fe and Mn. This work shows that the study of bioaccessibility and anti-nutritional factors performed to amaranth, and quinoa multimixture were relevant, since they can be inserted more precise information on the absorption of minerals in nutritional composition tables of these foods / Para o bom funcionamento do corpo humano sÃo essenciais vÃrios nutrientes, dentre estes estÃo os macro e microminerais. Os minerais sÃo importantes nas funÃÃes fisiolÃgicas e bioquÃmicas do corpo humano. A ingestÃo insuficiente pode causar deficiÃncias, por outro lado a ingestÃo excessiva pode ser tÃxica. Para obter as doses recomendadas de cada mineral à preciso consumir frutas, verduras, cereais e hortaliÃas. A complementaÃÃo alimentar à Ãtil quando a seleÃÃo de alimentos em uma dieta possui carÃncias de algum nutriente. Contudo, nem todo nutriente contido em um complemento alimentar pode estar disponÃvel para ser absorvido pelo organismo, ou seja, bioacessÃvel. Logo, o estudo da bioacessibilidade de minerais nessa matriz faz-se necessÃrio. Desse modo, o objetivo deste trabalho foi avaliar a bioacessibilidade in vitro de macro e microminerais em amostras de amaranto, multimistura e quinoa, usadas como complemento alimentar. Para a determinaÃÃo dos teores totais dos minerais, as amostras foram digeridas em forno de micro-ondas com cavidade e o teor dos minerais medidos por ICP OES. Para avaliaÃÃo da bioacessibilidade, as amostras foram submetidas à digestÃo gastrointestinal in vitro. A fraÃÃo bioacessÃvel foi digerida em bloco digestor antes das anÃlises por ICP OES. Os trÃs complementos alimentares estudados, quanto aos teores totais, sÃo ricos em Cu, Fe, Mg, Mn e P, e apenas a multimistura à fonte de Ca e Zn, com respectivas contribuiÃÃes de 19,1% e 20,1%, considerando: fonte (15-29% da RDA) e rico (no mÃnimo 30% da RDA). No entanto, a quantidade de Cu e Mn no amaranto, multimistura e quinoa excedeu a UL (Limite superior tolerÃvel de ingestÃo). ApÃs digestÃo in vitro, houve uma reduÃÃo acentuada na contribuiÃÃo para a RDA de todos os minerais e nos trÃs complementos alimentares. Os resultados do estudo de bioacessibilidade mostram que o amaranto à fonte de Fe, Mg e Mn e rico em P e Cu; a multimistura à fonte de Fe, Mn e rica em P e a quinoa fonte de Mn e rica em P e Cu. A aplicaÃÃo da PCA (anÃlise de componentes principais) mostrou que a multimistura possui maior teor de K, Cu, Mg, Zn, Fe e Ca e o amaranto de Mg e P (teores totais) e com a bioacessibilidade, o amaranto foi mais bioacessÃvel em Ca, Fe e Mg; a multimistura em K e Zn; e o amaranto e a quinoa, de forma similar, em Cu, Mn e P. Quanto aos teores de Ãcido fÃtico nas amostras observou-se que quanto maior à o teor desse antinutricional menor a bioacessibilidade de Ca, Cu, Fe e Mn. Este trabalho mostra que o estudo de bioacessibilidade e dos fatores antinutricionais realizados para amaranto, multimistura e quinoa foram pertinentes, uma vez que podem ser inseridas informaÃÃes mais precisas quanto à absorÃÃo de minerais em tabelas de composiÃÃo nutricionais desses alimentos.

A extração e processamento de minério resultam na geração de elevadas quantidades de resíduos, cuja disposição gera impacto e risco ambiental. O lançamento direto em reservatórios contidos por diques consiste na forma mais comum de disposição dos resíduos de mineração em superfície. Estes diques podem ser construídos por alteamentos sucessivos a montante (upstream), prática desaconselhada em alguns países. Apesar de se tratar de um processo de baixo custo, o tipo de aterro a montante é uma operação de risco, pois a montante as barragens são sensíveis à liquefação e também porque a estabilidade das barragens pode ser ameaçada pelo excesso de poro pressão gerado dentro do depósito durante a construção. Para atender às exigências de projetos de áreas de disposição de resíduos é, portanto, fundamental entender o comportamento destes materiais. Resíduos exibem considerável variabilidade em suas características físicas, químicas e mineralógicas, que conferem um comportamento distinto dos geomateriais usualmente encontrados em depósitos naturais. Entre os diferentes resíduos destacam-se ouro e bauxita cuja prática de exploração no Brasil é revestida de considerável interesse econômico e ambiental. Nesta tese estes materiais são analisados a partir de uma extensa campanha de investigação geotécnica baseada em um programa de ensaios de laboratório destinados à caracterização destes resíduos e à definição de parâmetros constitutivos. Para fins comparativos são realizados ensaios com um material siltoso, porém inerte. A condutividade hidraúlica e compressibilidade dos resíduos foram obtidas através de ensaios oedométricos executados com estágios de carga e gradientes hidráulicos constantes. Ensaios triaxiais foram realizados com altos níveis de tensões de confinamento e distintas trajetórias de tensões, para a definição da linha do estado crítico e a identificação do comportamento destes materiais através de ensaios com Bender Elements. A análise dos resultados obtidos permitiu comparações entre a linha de consolidação oedométrica (LCO), a linha de consolidação isotrópica (LCI) e a linha do estado crítico (LEC) que definiram a resposta de liquefação estática do material. No espaço e - log (p´) o aparecimento de um comportamento instável alterou significativamente a inclinação da LEC com relação a LCI e a LCO. A mesma mudança de inclinação é observada tanto no parâmetro de estado como no módulo cisalhante do solo quando plotados contra a tensão efetiva média. Com base nessas evidências, é defendido que o LEC de resíduos de mineração é altamente não-linear, e servem como indicativo de três respostas distintas do solo: uma resposta estável quando LCO, LCI e a LEC exibem paralelismo, um comportamento meta-estável em baixas tensões de confinamento levando à liquefação e quebra de grãos para altas tensões de confinamento da amostra. O avanço nas pesquisas relativas à disposição de resíduos provenientes de indústrias de mineração com o conhecimento dos fenômenos que se processa, poderá evitar a ocorrência de ruptura de barragens, que teria como conseqüência desastres ambientais de grande impacto. / Production and deposition of mining tailings is a problem confronting geotechnical engineers given the dimension of tailings deposits and environmental risks. The direct launching of tailings in reservoirs contained by dikes consists in a common type of waste disposal. These dikes can be constructed by successive upstream embankments, a relatively simple and economical process adopted in some countries. Although it is a low cost process, the upstream embankment is an operation of great risk, especially because tailings are susceptible to liquefaction and also because the stability of the dams can be threatened by excess of pore pressures generated inside the deposit during construction. To meet design requirements of disposal of residues it is therefore essential to understand the behavior of these materials. Tailings show a considerable variability in their physical, chemical and mineral characteristics that confer a distinct behavior to the geo-materials usually found in natural deposits. The present work gives emphasis to gold and bauxite tailings that encompass substantial economic and environmental interest in Brazil. In the thesis, an extensive laboratory geotechnical investigation program is carried out in an attempt to characterize these residues and to establish design constituent parameters. For comparative purposes an inert silty material is also tested. Compressibility and hydraulic conductivity were measured in oedometer tests performed at constant load and constant hydraulic gradient tests. Triaxial tests were carried out at high stress levels and different stress paths in order to establish the position and shape of the critical state line. In addition measured with Bender Elements are evaluated. The results between the oedometer consolidation (OCL), isotropic consolidation (ICL) and critical sate (CSL) lines allowed the static liquefaction response to be directly assessed. In a e-log (p’) space, the onset of a meta-stable behaviour significantly changes the slope of the CSL relative to both ICL and OCL. The same change in slope is observed on both the state parameter and the small strain shear modulus measured by bender elements when plotted against mean stress. Based on these evidences it is advocated that the CSL of the tailing is highly non-linear in nature, which lead to three distinct soil responses: a stable response when OCL, ICL and CSL exhibit similar slopes, a meta-stable beahaviour at lower stress leading to liquefaction and a crushable response for higher mean stresses. Advanced research on tailings from mining industries with due recognition of the phenomena of liquefaction may prevent dam failure, and consequently may prevent major environmental disasters.

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.

As características vulcanológicas e geoquímicas das rochas vulcânicas da Formação Serra Geral (Eo-Cretáceo da Bacia do Paraná, América do Sul) foram integradas para avaliar os aspectos genéticos e a distribuição dos minerais secundários que são encontrados nas cavidades (vesículas, etc) dessas rochas. Mais de 70 afloramentos e pedreiras em uma área de 65.000 km2 no NE do estado do Rio Grande do Sul (Brasil) permitiram o reconhecimento dos padrões locais e regionais de distribuição dos minerais secundários. Sua distribuição em três pedreiras é apresentada em detalhes, evidenciando alterações quantitativas e qualitativas da mineralogia secundária a distâncias que podem ser inferiores a dez metros. Sete fatores principais definem os minerais que se formam nas cavidades. A composição do derrame de lava hospedeiro e as porosidades primárias e secundárias dos derrames de lava individuais e da seqüência vulcânica são muito importantes. Voláteis vulcânicos do próprio derrame de lava que abriga as cavidades foram responsáveis pela cristalização de minerais secundários nessas cavidades provavelmente apenas em circunstâncias muito específicas. O baixo gradiente geotérmico e a ausência de outras fontes de calor na bacia intracratônia do Paraná restringem o metamorfismo de soterramento como agente formador de minerais secundários provavelmente apenas a grandes profundidades. Metamorfismo de contato, representado pelo impacto de calor e de voláteis vulcânicos dos derrames de lava sobre derrames pré-existentes, é o principal processo de formação de minerais secundários de temperaturas mais altas (T>100ºC). Fenômenos meteorológicos (tempestades de poeira e chuva) durante o extravasamento dos derrames de lava e a interação dos derrames com águas superficiais criaram condições específicas e muito localizadas de formação de minerais secundários. Fluidos ascendentes do aqüífero Botucatu-Pirambóia sotoposto e fluidos descendentes do aqüífero contido no edifício vulcânico são os principais responsáveis pela formação de minerais de baixas temperaturas (T<100ºC). Essa interação de vários fatores e processos genéticos de intensidades variáveis foi responsável pela distribuição dos minerais secundários por "domínios". Domínios são definidos como volumes muito variáveis de rocha, de um ou mais derrames de lava, cujas cavidades abrigam as mesmas espécies minerais secundários com as mesmas morfologias e propriedades físicas (cor). Domínios normalmente são formados por rochas de derrames com as mesmas características vulcanológicas e da mesma composição química, apresentando tamanhos decamétricos a quilométricos. Os minerais cristalizam em todos os tipos de cavidades das rochas vulcânicas, mudam com o tipo e o tamanho das cavidades e se distribuem aleatoriamente nas paredes das cavidades. Muito freqüentes são pseudomorfoses, perimorfoses e minerais com feições de dissolução, demonstrando que os minerais secundários são os produtos de várias fases de cristalização e de dissolução que se sucederam nas cavidades. As temperaturas elevadas (T>100ºC) necessárias para a cristalização de apofilita, laumontita, escolecita, heulandita, estilbitaestellerita e mordenita restringem a formação desses minerais à duração do evento vulcânico Serra Geral. Minerais de temperaturas mais baixas (T<100ºC) e ampla distribuição são chabasita, calcita e minerais do Grupo da Sílica (calcedônia, ágata e quartzo macrocristalino), cada qual com condicionantes genéticos específicos. / The volcanological and geochemical characteristics of the volcanic rocks of the Serra Geral Formation (Eo-Cretaceous of the Paraná Basin, South America) were integrated to evaluate the genetic aspects and the distribution of the secondary minerals found in the cavities (vesicles, etc.) of these rocks. More than 70 outcrops and quarries in an area of 65.000 km2 in the NE of the state of Rio Grande do Sul (Brazil) made it possible to recognize local and regional distribution patterns of the secondary minerals. Their distribution in three quarries is presented in detail, showing quantitative and qualitative changes, sometimes at distances of less than ten meters. Seven main factors define the kind of secondary minerals in the cavities. The composition of the host lava flow and the primary and secondary porosities of the individual lava flows and of the volcanic succession are very important. Volcanic volatiles of the cavity-hosting lava flow itself very rarely allowed the crystallization of secondary minerals in its cavities, probably only in very specific settings. The low geothermal gradient and the absence of other heat sources in the intracratonic Paraná Basin limit burial metamorphism as a secondary mineral forming agent probably only to great depths. Contact metamorphism, represented by the impact of heat and volcanic volatiles of lava flows over earlier flows, is considered the main process for the generation of secondary minerals of higher temperatures (T>100oC). Meteorological phenomena (dust storms and rain) during the emplacement of the lava flows and the interaction of the flows with superficial waters created very specific and localized mineral-forming conditions. Ascending fluids from the underlying Botucatu-Pirambóia aquifer and descending fluids of the aquifer hosted in the volcanic edifice were responsible for low-temperature (T<100oC) minerals. This interaction of different genetic factors and processes of variable intensities generated a distribution of secondary minerals in "domains". Domains are very variable volumes of rocks, belonging to one or several lava flows, whose cavities host the same species of secondary minerals, with the same morphologies and physical properties (colors). Domains are usually formed by rocks from flows with the same volcanological characteristics and the same chemical composition, with sizes ranging from decametric to quilometric. The secondary minerals crystallize in all types of cavities of the volcanic rocks. They change according to the kind and the size of the cavities and occur randomly distributed on the walls of the cavities. Very frequent are pseudomorphosis, perimorphosis and minerals with dissolution features, proving that the secondary minerals are the product of several phases of crystallization and dissolution which happened in the cavities. The higher temperatures (T>100oC) necessary to crystallize apophyllite, laumontite, scolecite, heulandite, stilbite-stellerite and mordenite limit the formation of these minerals to the time of the volcanic Serra Geral event. Very frequent minerals of lower temperatures (T<100oC) are chabazite, calcite and minerals of the silica group (chalcedony, agate and macrocrystalline quartz), each one with specific genetic conditions.

Na região sul do Brasil existe enormes reservas de carvão, bem mineral que exerce um papel fundamental na segurança energética do país. O setor carbonífero tem buscado progredir em relação ao seu comprometimento com o meio ambiente, reduzindo os impactos das atividades de lavra e beneficiamento. Entretanto, pouca atenção vem sendo dada às oportunidades existentes em relação ao aproveitamento dos rejeitos gerados. Estima-se que, na mineração de carvão em Santa Catarina, 60 a 70% do minério ROM beneficiado são descartados em módulos de rejeitos como um material sem valor comercial. O resultado é o comprometimento de áreas e a geração da drenagem ácida de minas (DAM), efluente que precisa ser tratado. Assim, a presente tese teve como objetivo avaliar técnicas e alternativas tecnológicas visando o aproveitamento integral ou parcial dos resíduos gerados na mineração de carvão. Estudos de caracterização de um típico módulo de rejeitos, bem como dos materiais que são dispostos no módulo de rejeitos, foram realizados. Avaliaram-se processos de beneficiamento gravimétrico para a separação do rejeito em três produtos: (i) uma fração contendo matéria carbonosa; (ii) uma fração de materiais inertes com baixo teor de enxofre; e (ii) um concentrado de pirita. Para a caracterização tecnológica dos materiais foram realizados ensaios de classificação de tamanho de partícula, ensaios de afunda-flutua, análise imediata, análise elementar bem como estudos petrográficos e mineralógicos. Análises ambientais também foram conduzidas, os quais seguiram os procedimentos da NBR 10.004, métodos estáticos de contabilização de ácidos e bases e testes cinéticos de predição da geração de acidez. Os resultados obtidos mostraram que, através do comprometimento das partes interessadas e de uma abordagem sistêmica e integrada do beneficiamento, é possível recuperar material energético e pirita; reduzindo ou eliminando a massa de rejeitos disposta. Também é possível minimizar os danos ambientais e os custos relacionados com a geração de DAM. A presente proposta vem ao encontro de novos conceitos na mineração, como a “produção mais limpa” e a busca de “rejeito zero”. / Coal plays a key role in the Brazil energy security and in southern Brazil there are extensive reserves of this mineral. The coal industry has been engaged in relation to its commitment to the environment by reducing the impacts on mining and processing activities. However, very little emphasis has been placed on opportunities related to use or recycling of downstream waste. It is estimated that approximately 60 to 70% of the run-of-mine (ROM) coal extracted from underground mines in the coal Basin of Santa Catarina, Brazil, is discarded as waste in dump deposits. These waste discards contain sulphide minerals, particularly pyrite, which oxidize and give rise to acid mine drainage (AMD) with the well known environmental impacts and economic costs. Thus, this thesis aimed to evaluate alternative technologies and techniques focused on a full recovery of downstream wastes generated in coal mining activities. Characterization of a typical coal dump deposit was performed. Gravimetric beneficiation was carried out for the separation of waste into three products: (i) a fraction containing carbonaceous rocks; (ii) a fraction of inert materials with low sulfur content; and (iii) a pyrite concentrate. Technological characterization was conducted in terms of particle size distribution, sink-and-float tests, proximate and ultimate analysis, petrographic and mineralogical studies. Environmental analysis were conducted by NRB 10004 (waste classification) and static and kinetic acid prediction methods. The results obtained demonstrate that by the involvement of stakeholders and by a systemic and integrated approach to processing, it is possible to recover energetic material and pyrite; reducing or eliminating dump deposits. It can also minimize environmental damage and costs associated with the generation of DAM. This approach is in line with the new concepts in mining, such as "cleaner production" and the searching for a "zero waste mining".

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.

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

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.

Submitted by Leonardo Freitas (leonardo.hfreitas@ufpe.br) on 2015-04-08T19:15:30Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese Danielle Karla Silva.pdf: 3446322 bytes, checksum: c7136398f31550999368de0ba552035d (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-08T19:15:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese Danielle Karla Silva.pdf: 3446322 bytes, checksum: c7136398f31550999368de0ba552035d (MD5) Previous issue date: 2013-02-26 / CNPq: CAPES / Dunas costeiras apresentam elevada importância ambiental; no entanto, encontram-se ameaçadas por ações antrópicas, sendo a extração de minérios a que causa os maiores danos. A mineração causa modificações físicas, químicas e biológicas no sistema, comprometendo a qualidade do solo, o processo de regeneração natural das espécies nativas e a microbiota edáfica. Os micro-organismos do solo exercem papel fundamental nas comunidades de dunas, e entre esses, destacam-se os fungos micorrízicos arbusculares (FMA) pela simbiose formada com a maioria das espécies vegetais. Esses fungos são considerados o grupo funcional chave da biota do solo pelos benefícios nutricionais e não nutricionais proporcionados. Com o objetivo de testar a hipótese de que existe elevada diversidade de FMA nas áreas de dunas costeiras e de que as áreas naturais servem como fontes de propágulos desses fungos para as áreas revegetadas adjacentes, o objetivo geral da tese foi determinar a diversidade taxonômica e a estrutura da comunidade de FMA em áreas de dunas naturais e impactadas por mineração. Determinou-se a influência do gradiente vegetacional e da sazonalidade sobre as comunidades de FMA, e a sucessão de espécies de FMA em áreas de dunas naturais e revegetadas após extração de minerais pesados, no litoral da Paraíba, Nordeste do Brasil. De maneira geral, Acaulospora e Glomus foram os gêneros mais representativos em abundância relativa e número de espécies. A similaridade de espécies de FMA entre as áreas revegetadas e a restinga praiana (área natural) foi >60%, suportando a hipótese de que essa área serve de fonte de propágulos. O gradiente vegetacional influenciou as comunidades de FMA, com a área mais próxima ao mar apresentando comunidade distinta das demais e maiores valores do índice de diversidade de Shannon. As populações de FMA responderam diferentemente à influência sazonal com a maioria das espécies esporulando mais no período chuvoso. Mudanças na comunidade de FMA na área de duna em recuperação só foram observadas após 10 meses de revegetação com a predominância de espécies de Gigasporales. As dunas e restingas do litoral norte da Paraíba apresentam elevada diversidade de FMA e devem ser consideradas hot spots de conservação de diversidade desses fungos.