O trabalho cobre os seguintes aspectos da mina de carvão de Candiota: Histórico da mineração, compilação de dados sobre o condicionamento geológico da jazida, com indicação quantitativa e qualitativa das reservas e potencialidades de mercado futuro para o carvão. O trabalho apresenta, também, descrição do método de lavra utilizado e alternativas para a mineração de outras camadas, além da Camada Candiota. A comparação entre os métodos de mineração foi feita estabelecendo uma metodologia de simulação econômicofinanceira capaz de identificar, dentre as alternativas estudadas, a mais atrativa. Dessa forma, a partir dos dados geológicas da jazida, são propostas três alternativas de mineração para a produção de 4 milhões de toneladas de carvão por ano, estimada neste trabalho, como demanda de mercado, no ano 2001. São avaliados os custos operacionais, os investimentos necessários e os preços possíveis de serem praticados. Esses parâmetros são analisados num “fluxo de caixa”, que simula a operação da mina num período de 25 anos. O “fluxo de caixa” identifica, para cada alternativa, o “valor presente líquido”, a ‘taxa interna de retorno” e o “período de retorno do capital”, que são os indicadores financeiros básicos de avaliação de um empreendimento. O trabalho demonstra a viabilidade da mineração conjunta das demais camadas de carvão presentes na litologia local com a blendagem dos carvões na proporção de sua ocorrência. O processo de blendagem possibilitará a adequação do carvão produzido às especificações do dito “carvão de referência” das usinas termelétricas Candiota, fases A, B e C, com um incremento em torno de 40% no aproveitamento da jazida (t/m2). / Candiota Coal Mine: Production Alternatives. This dissertation proposal is, initially, to offer a general view of the Candiota region, mostly the mining history, the data compilation about the geological conditioning of the Candiota Coal Basin, including the coal reserves, and the possibilities of future coal consumption increase; also, presents descriptions of the actual mining methods and alternatives to include other coal seams, in addition to Candiota one. The comparison between the mining methods was carried out with data tables specially developed to establish a economic-financial simulation methodology, able to identify the most attractive, among the alternatives studied. By this way, from the coal basin geologic data, are proposed three mining alternatives for a 4 million metric tons of coal, per year, made the operational costs evaluation, the investments required and the possible coal prices. These parameters are analysed on a “cashflow”simulating the mine operation through a 25 year period. The “cash flow”reveals, for each alternative, the “present value”, the “internal return rate” and the “pay back”, witch are basic financial indicators to evaluate an enterprise. This dissertation shows the possibility and advantage to mine others coals seams presents in local litology and the necessity, in this case, to use blending to adequate mining products to the coal specification of power plants Candiota A, B and C. In Candiota, this mining prossess, would be possible to increase about 40% the rate coal per square meter mined (t/m2).

O trabalho cobre os seguintes aspectos da mina de carvão de Candiota: Histórico da mineração, compilação de dados sobre o condicionamento geológico da jazida, com indicação quantitativa e qualitativa das reservas e potencialidades de mercado futuro para o carvão. O trabalho apresenta, também, descrição do método de lavra utilizado e alternativas para a mineração de outras camadas, além da Camada Candiota. A comparação entre os métodos de mineração foi feita estabelecendo uma metodologia de simulação econômicofinanceira capaz de identificar, dentre as alternativas estudadas, a mais atrativa. Dessa forma, a partir dos dados geológicas da jazida, são propostas três alternativas de mineração para a produção de 4 milhões de toneladas de carvão por ano, estimada neste trabalho, como demanda de mercado, no ano 2001. São avaliados os custos operacionais, os investimentos necessários e os preços possíveis de serem praticados. Esses parâmetros são analisados num “fluxo de caixa”, que simula a operação da mina num período de 25 anos. O “fluxo de caixa” identifica, para cada alternativa, o “valor presente líquido”, a ‘taxa interna de retorno” e o “período de retorno do capital”, que são os indicadores financeiros básicos de avaliação de um empreendimento. O trabalho demonstra a viabilidade da mineração conjunta das demais camadas de carvão presentes na litologia local com a blendagem dos carvões na proporção de sua ocorrência. O processo de blendagem possibilitará a adequação do carvão produzido às especificações do dito “carvão de referência” das usinas termelétricas Candiota, fases A, B e C, com um incremento em torno de 40% no aproveitamento da jazida (t/m2). / Candiota Coal Mine: Production Alternatives. This dissertation proposal is, initially, to offer a general view of the Candiota region, mostly the mining history, the data compilation about the geological conditioning of the Candiota Coal Basin, including the coal reserves, and the possibilities of future coal consumption increase; also, presents descriptions of the actual mining methods and alternatives to include other coal seams, in addition to Candiota one. The comparison between the mining methods was carried out with data tables specially developed to establish a economic-financial simulation methodology, able to identify the most attractive, among the alternatives studied. By this way, from the coal basin geologic data, are proposed three mining alternatives for a 4 million metric tons of coal, per year, made the operational costs evaluation, the investments required and the possible coal prices. These parameters are analysed on a “cashflow”simulating the mine operation through a 25 year period. The “cash flow”reveals, for each alternative, the “present value”, the “internal return rate” and the “pay back”, witch are basic financial indicators to evaluate an enterprise. This dissertation shows the possibility and advantage to mine others coals seams presents in local litology and the necessity, in this case, to use blending to adequate mining products to the coal specification of power plants Candiota A, B and C. In Candiota, this mining prossess, would be possible to increase about 40% the rate coal per square meter mined (t/m2).

O trabalho cobre os seguintes aspectos da mina de carvão de Candiota: Histórico da mineração, compilação de dados sobre o condicionamento geológico da jazida, com indicação quantitativa e qualitativa das reservas e potencialidades de mercado futuro para o carvão. O trabalho apresenta, também, descrição do método de lavra utilizado e alternativas para a mineração de outras camadas, além da Camada Candiota. A comparação entre os métodos de mineração foi feita estabelecendo uma metodologia de simulação econômicofinanceira capaz de identificar, dentre as alternativas estudadas, a mais atrativa. Dessa forma, a partir dos dados geológicas da jazida, são propostas três alternativas de mineração para a produção de 4 milhões de toneladas de carvão por ano, estimada neste trabalho, como demanda de mercado, no ano 2001. São avaliados os custos operacionais, os investimentos necessários e os preços possíveis de serem praticados. Esses parâmetros são analisados num “fluxo de caixa”, que simula a operação da mina num período de 25 anos. O “fluxo de caixa” identifica, para cada alternativa, o “valor presente líquido”, a ‘taxa interna de retorno” e o “período de retorno do capital”, que são os indicadores financeiros básicos de avaliação de um empreendimento. O trabalho demonstra a viabilidade da mineração conjunta das demais camadas de carvão presentes na litologia local com a blendagem dos carvões na proporção de sua ocorrência. O processo de blendagem possibilitará a adequação do carvão produzido às especificações do dito “carvão de referência” das usinas termelétricas Candiota, fases A, B e C, com um incremento em torno de 40% no aproveitamento da jazida (t/m2). / Candiota Coal Mine: Production Alternatives. This dissertation proposal is, initially, to offer a general view of the Candiota region, mostly the mining history, the data compilation about the geological conditioning of the Candiota Coal Basin, including the coal reserves, and the possibilities of future coal consumption increase; also, presents descriptions of the actual mining methods and alternatives to include other coal seams, in addition to Candiota one. The comparison between the mining methods was carried out with data tables specially developed to establish a economic-financial simulation methodology, able to identify the most attractive, among the alternatives studied. By this way, from the coal basin geologic data, are proposed three mining alternatives for a 4 million metric tons of coal, per year, made the operational costs evaluation, the investments required and the possible coal prices. These parameters are analysed on a “cashflow”simulating the mine operation through a 25 year period. The “cash flow”reveals, for each alternative, the “present value”, the “internal return rate” and the “pay back”, witch are basic financial indicators to evaluate an enterprise. This dissertation shows the possibility and advantage to mine others coals seams presents in local litology and the necessity, in this case, to use blending to adequate mining products to the coal specification of power plants Candiota A, B and C. In Candiota, this mining prossess, would be possible to increase about 40% the rate coal per square meter mined (t/m2).

Preliminarmente, estudos de avaliação do Lavador do Recreio, pertencente à Companhia de Pesquisas e Lavras Minerais, COPELMI, foram realizados. Basicamente, estes estudos se referiram ao circuito de grossos (jigue) e finos (hidrociclones e peneira desaguadora do produto fino final). Ensaios densimétricos nos produtos do jigue (rejeito 1, rejeito 2 e carvão lavado) foram feitos para determinação das curvas de lavabilidade e partição bem como ensaios granulométricos nos pontos do circuito de finos (alimentação, "underflow" e "overflow" dos hidrociclones, ladrão do tanque de alimentação dos hidrociclones, "undersize" e "oversize" da peneira desaguadora do produto fino final) para determinar possiveis perdas. Concluiu-se que o ponto onde as perdas foram demasiadas e mudanças seriam necessárias é o "undersize" da peneira desaguadora do produto fino final. Então, partiu-se para estudos de simulação com os dados de lavabilidade do circuito de finos. Foram simulados três equipamentos muito utilizados no beneficiamento de finos de carvão: mesas concentradoras, espirais ciclones autógenos. A partir destes concentradoras e estudos foram determinados os balanços de massas e metalúrgicos que suportaram estudos econômicos comparativos entre estas três alternativas. Do estudo econômico verificou-se que a melhor opção por apresentar melhor relação custo x beneficio seria a inserção de espirais concentradoras no circuito de finos. Finalmente, partiu-se para estudos em escala-piloto com espiral de Reichert LD 9, a qual foi desenvolvida para beneficiar carvões com alto teor de cinzas, a fim de avaliar o comportamento deste equipamento quando beneficiando diversos carvões da Mina do Recreio e Butiá-Leste. Com estes resultados, estudos de viabilidade econômica das espirais foram ainda realizados. / First of all, evaluation studies on the Recreio Coal Preparation Plant, belonging to "Companhia de Pesquisas e Lavras Minerais COPELMI", were done. Basically, these studies referred to the coarse (Baum jig) and fine (hydrocyclones and dewatering screen of the final fine product) circuits. Sink-float analyses were carried out on the products of the jig (reject 1, reject 2 and clean coal) in order to determine the washabili ty and Tromp curves as well as particle size analyses on the points of the fine circuit (feed, underflow and overflow of the hydrocyclones, scape of the hydrocyclones feed sump, undersize and oversize of the dewatering screen of the final fine product) in order to determine possible waste. It was concluded that the point in which there was too much waste and changes would be necessary is the undersize of the dewatering screen of the final fine product. So, simulation studies were done through washability data of the fine circui t. Three pieces of equipment much used in cleaning coal fines were simulated: shaking tables, spirals and autogenous cyclones. From these studies, the mass and metallurgical balances that supported comparative economic studies among these three options were determined. From the economic study, it was verified that the best option would be the inserction of spirals in the fine circuit for their presenting the best cost x benefit relation. Finally, scale-up tests with Reichert LD 9 spiral which was developed to process high ash coals were also carried out with the goal of evaluating the behaviour of this piece of equipment when cleaning coals from the Recreio and ButiaLeste Mines. In addition, from these results, economic viability studies on the spirals were still done.

Preliminarmente, estudos de avaliação do Lavador do Recreio, pertencente à Companhia de Pesquisas e Lavras Minerais, COPELMI, foram realizados. Basicamente, estes estudos se referiram ao circuito de grossos (jigue) e finos (hidrociclones e peneira desaguadora do produto fino final). Ensaios densimétricos nos produtos do jigue (rejeito 1, rejeito 2 e carvão lavado) foram feitos para determinação das curvas de lavabilidade e partição bem como ensaios granulométricos nos pontos do circuito de finos (alimentação, "underflow" e "overflow" dos hidrociclones, ladrão do tanque de alimentação dos hidrociclones, "undersize" e "oversize" da peneira desaguadora do produto fino final) para determinar possiveis perdas. Concluiu-se que o ponto onde as perdas foram demasiadas e mudanças seriam necessárias é o "undersize" da peneira desaguadora do produto fino final. Então, partiu-se para estudos de simulação com os dados de lavabilidade do circuito de finos. Foram simulados três equipamentos muito utilizados no beneficiamento de finos de carvão: mesas concentradoras, espirais ciclones autógenos. A partir destes concentradoras e estudos foram determinados os balanços de massas e metalúrgicos que suportaram estudos econômicos comparativos entre estas três alternativas. Do estudo econômico verificou-se que a melhor opção por apresentar melhor relação custo x beneficio seria a inserção de espirais concentradoras no circuito de finos. Finalmente, partiu-se para estudos em escala-piloto com espiral de Reichert LD 9, a qual foi desenvolvida para beneficiar carvões com alto teor de cinzas, a fim de avaliar o comportamento deste equipamento quando beneficiando diversos carvões da Mina do Recreio e Butiá-Leste. Com estes resultados, estudos de viabilidade econômica das espirais foram ainda realizados. / First of all, evaluation studies on the Recreio Coal Preparation Plant, belonging to "Companhia de Pesquisas e Lavras Minerais COPELMI", were done. Basically, these studies referred to the coarse (Baum jig) and fine (hydrocyclones and dewatering screen of the final fine product) circuits. Sink-float analyses were carried out on the products of the jig (reject 1, reject 2 and clean coal) in order to determine the washabili ty and Tromp curves as well as particle size analyses on the points of the fine circuit (feed, underflow and overflow of the hydrocyclones, scape of the hydrocyclones feed sump, undersize and oversize of the dewatering screen of the final fine product) in order to determine possible waste. It was concluded that the point in which there was too much waste and changes would be necessary is the undersize of the dewatering screen of the final fine product. So, simulation studies were done through washability data of the fine circui t. Three pieces of equipment much used in cleaning coal fines were simulated: shaking tables, spirals and autogenous cyclones. From these studies, the mass and metallurgical balances that supported comparative economic studies among these three options were determined. From the economic study, it was verified that the best option would be the inserction of spirals in the fine circuit for their presenting the best cost x benefit relation. Finally, scale-up tests with Reichert LD 9 spiral which was developed to process high ash coals were also carried out with the goal of evaluating the behaviour of this piece of equipment when cleaning coals from the Recreio and ButiaLeste Mines. In addition, from these results, economic viability studies on the spirals were still done.

Preliminarmente, estudos de avaliação do Lavador do Recreio, pertencente à Companhia de Pesquisas e Lavras Minerais, COPELMI, foram realizados. Basicamente, estes estudos se referiram ao circuito de grossos (jigue) e finos (hidrociclones e peneira desaguadora do produto fino final). Ensaios densimétricos nos produtos do jigue (rejeito 1, rejeito 2 e carvão lavado) foram feitos para determinação das curvas de lavabilidade e partição bem como ensaios granulométricos nos pontos do circuito de finos (alimentação, "underflow" e "overflow" dos hidrociclones, ladrão do tanque de alimentação dos hidrociclones, "undersize" e "oversize" da peneira desaguadora do produto fino final) para determinar possiveis perdas. Concluiu-se que o ponto onde as perdas foram demasiadas e mudanças seriam necessárias é o "undersize" da peneira desaguadora do produto fino final. Então, partiu-se para estudos de simulação com os dados de lavabilidade do circuito de finos. Foram simulados três equipamentos muito utilizados no beneficiamento de finos de carvão: mesas concentradoras, espirais ciclones autógenos. A partir destes concentradoras e estudos foram determinados os balanços de massas e metalúrgicos que suportaram estudos econômicos comparativos entre estas três alternativas. Do estudo econômico verificou-se que a melhor opção por apresentar melhor relação custo x beneficio seria a inserção de espirais concentradoras no circuito de finos. Finalmente, partiu-se para estudos em escala-piloto com espiral de Reichert LD 9, a qual foi desenvolvida para beneficiar carvões com alto teor de cinzas, a fim de avaliar o comportamento deste equipamento quando beneficiando diversos carvões da Mina do Recreio e Butiá-Leste. Com estes resultados, estudos de viabilidade econômica das espirais foram ainda realizados. / First of all, evaluation studies on the Recreio Coal Preparation Plant, belonging to "Companhia de Pesquisas e Lavras Minerais COPELMI", were done. Basically, these studies referred to the coarse (Baum jig) and fine (hydrocyclones and dewatering screen of the final fine product) circuits. Sink-float analyses were carried out on the products of the jig (reject 1, reject 2 and clean coal) in order to determine the washabili ty and Tromp curves as well as particle size analyses on the points of the fine circuit (feed, underflow and overflow of the hydrocyclones, scape of the hydrocyclones feed sump, undersize and oversize of the dewatering screen of the final fine product) in order to determine possible waste. It was concluded that the point in which there was too much waste and changes would be necessary is the undersize of the dewatering screen of the final fine product. So, simulation studies were done through washability data of the fine circui t. Three pieces of equipment much used in cleaning coal fines were simulated: shaking tables, spirals and autogenous cyclones. From these studies, the mass and metallurgical balances that supported comparative economic studies among these three options were determined. From the economic study, it was verified that the best option would be the inserction of spirals in the fine circuit for their presenting the best cost x benefit relation. Finally, scale-up tests with Reichert LD 9 spiral which was developed to process high ash coals were also carried out with the goal of evaluating the behaviour of this piece of equipment when cleaning coals from the Recreio and ButiaLeste Mines. In addition, from these results, economic viability studies on the spirals were still done.

Dissertação de mestrado apresentada ao Setor de Pós-Graduação em Ciências Ambientais da Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC, para a obtenção do título de Mestre em Ciências Ambientais. / The present work intends in adopting perspectives for the mineral coal, having as reference the south area of the state of Santa Catarina. The aspects environmental are being considered, as well as to the future of the fossil fuel as raw material and/or energy womb. A historical of the mining of the catarinense carboniferous area shows, as well as the geological origin, participation in the economy and the generated environmental impacts. The Brazilian energy plans are related in their editions concerning the perspectives for the catarinense charcoal and the regional development, as well as the regional plan of mining 2030 about the perspectives social environmental for the carcoal and the sustainability in the mineral exploration. / O presente trabalho propõe-se em apontar perspectivas para o carvão mineral, tendo como referência a região sul do estado de Santa Catarina. Estão sendo considerados os aspectos socioambientais, como também o futuro do combustível fóssil como matéria- prima energética. Apresenta-se um histórico da mineração na região carbonífera catarinense, bem como a origem geológica, participação na economia e os impactos ambientais gerados. São relacionados e analisados os planos energéticos brasileiros em suas edições acerca das perspectivas para o carvão catarinense e o desenvolvimento regional, como também o Plano Nacional de Mineração 2030 sobre as perspectivas socioambientais para o carvão e a sustentabilidade na exploração mineral.

Este trabalho tem por objetivo selecionar dentre as opções convencionais de beneficiamento de carvões, passiveis de serem utilizados no processamento do carvão da jazida de Candiota, a quela que, economicamente, é a mais atraente. / This work aims at to select, amont conventional options of coal processing that which is the investment most atractive economically.

Neste trabalho é discutido o impacto causado pelos parâmetros de processo com comportamento estocástico em um modelo de otimização, aplicado ao planejamento mineiro. Com base em um estudo de caso real, construiu-se um modelo matemático representando o processo produtivo associado à mineração, beneficiamento e comercialização de carvão mineral. Este modelo foi otimizado com a técnica de programação linear, sendo a solução ótima perturbada pelo comportamento estocástico de um dos principais parâmetros envolvidos no processo produtivo. A análise dos resultados permitiu avaliar o risco associado à decisão ótima, sendo com isto proposta uma metodologia para avaliação do risco operacional. / This work analyses the impact caused by stochastic process parameters on a mine planning optimization model. One real case was taken to construct a mathematical model representing the coal production process. This model was optimized using the linear program concepts where the best solution was disturbed by stochastic behavior of main parameters involved in the production process. The results analysis has allowed the evaluation of risks associated with the best solution. Finally, is proposed a methodology to evaluate the operation risk.

A lavra do carvão aliado a recomposição topográfica do terreno causam alterações na estrutura dos solos construídos, afetando a qualidade física e tornando os solos mais suscetíveis aos processos de erosão hídrica. O efeito e a magnitude desses processos são dependentes do tipo de solo. Neste contexto, este trabalho teve os seguintes objetivos: a) avaliar as características hidráulicas do escoamento, quantificar as taxas de desagregação (Di) e determinar a erodibilidade do solo em entressulcos (Ki) sob chuva simulada em laboratório para solos construídos há 12 anos e há 5 anos (SC 12 e SC 5) da área de mineração de carvão de Candiota-RS e comparar com o solo original da área de mineração; b) identificar os limites críticos de densidade do solo (Ds) em que a resistência mecânica à penetração (Rp), a porosidade de aeração (PA) e a água disponível são limitantes para o desenvolvimento das plantas através da metodologia do Intervalo Hídrico Ótimo (IHO). A determinação do fator Ki e das variáveis hidráulicas do escoamento foram realizadas em laboratório em parcelas experimentais de 0,59 m x 0,59 m, 09 m m-1 de declividade sob chuva simulada de intensidade de 85 mm h-1, aplicada durante 90 minutos. O fator Ki também foi estimado utilizando modelos analíticos de determinação indireta. O IHO foi determinado pela obtenção da resistência à penetração, umidade volumétrica e densidade do solo em amostras com estrutura preservada. Os resultados mostraram que o SC 12 apresentou melhores condições estruturais em relação ao SC 5 devido ao tempo de construção. Os solos construídos são constituídos de maciços de fragmentos de blocos compactados chamados de agregados não edáficos ou agregados não pedogênicos, os quais são mais resistentes que os agregados de origem pedogenética. Nos solos construídos, os valores de Di e Ki determinados em laboratório foram significativamente menores que no solo original devido à formação e composição dos agregados não pedogênicos desses solos. Dos modelos de determinação indireta testados, o modelo que melhor estimou o Ki para o solo original e SC 12 foi o que utiliza o teor de argila e de óxido de ferro; O modelo que melhor estimou o valor de Ki para o SC 5 foi o que utiliza o diâmetro médio ponderado em água (DMPA), pH e o parâmetro de Wischmeier (M). O SC 12 foi o que apresentou maior IHO, mesmo apresentando Ds maior que a densidade crítica, concordando com a melhor estrutura do solo e também menores valores de Di e fator Ki. A qualidade física do solo avaliada pela erodibilidade em entressulcos (Ki) e pelo IHO deve ser comparada somente entre solos de mesma natureza. / The extraction of the coal and the landscape resetting causes alterations in the structure of constructed soils, affecting the physical quality and becoming them more susceptible to the water erosion processes. The effect and the magnitude of these processes may be dependent on soil properties. In this context, this study had the following objectives: a) To evaluate the flow hydraulic characteristics, to determine detachment rate (Di) and the interrill soil erodibility factor (Ki) under simulated rainfall at laboratory conditions for constructed soil have 12 years and have 5 years (SC 12 and SC 5) of Candiota coal mine, RS, Brazil and to compare with the original soil of the mining area; b) to identify the critical limits of bulk density, where the soil resistance to penetration (Rp), porosity of aeration and available water are limiting for the development of the plants through the methodology of Least Limiting Water Range (LLWR). The determination of Ki factor and flow hydraulic characteristics had been done at laboratory with application of simulated rainfalls of 85 mm h-1 intensity during 90 minutes on bare soil at interrill unit plot of 0.59 x 0.59 m settled on 0.09 m m-1 slope. The Ki factor also was determined using analytical models of indirect determination. The LLWR was determined through the soil resistance to penetration, volumetric water content and bulk density in samples with preserved structure. The results showed that the SC 12 presented better structural conditions in relation to SC 5, due to the construction time. The constructed soils are constituted of structural units, also called not edaphics aggregates or not pedogenics aggregates, which are massive and more compacted and resistant that the pedogenetics aggregates. The values of Di and Ki determined in laboratory for the constructed soils were significantly lower than at the original soil, due the formation and composition of not pedogenics units of these soils. Among the tested indirect models determination, the one that better estimate the Ki factor for the original soil and SC 12 it was that uses the clay and Fe oxides contents. The model that better estimate the factor Ki for SC 5 was the one that use the mean weight diameter (MWD), pH and the “M” Wischmeier parameter. The SC 12 presented greater LLWR, even though, presenting bulk density greater than critical bulk density. This agrees with the better soil structure and lower values of Di and factor Ki. The use of Ki factor and LLWR to evaluate physical quality must be done only to compare soils of same nature.