As cinzas de carvão podem ser convertidas em produtos zeolíticos por tratamento hidrotérmico alcalino. No presente estudo, a capacidade de zeólitas sintetizadas a partir de cinzas de carvão brasileiras (6 amostras da cinza volante do filtro de mangas e 6 amostras da cinza leve do filtro ciclone) na remoção de Zn2+ e Cd2+ de soluções aquosas foi investigada. O tempo de equilíbrio alcançado pela maioria das zeólitas foi de 24 horas. Os dados de equilíbrio obtidos se ajustaram à isoterma de adsorção de Langmuir. As capacidades de troca catiônica máximas estavam entre 25,9 e 39,5 mg g-1 para o Zn2+ e entre 49,5 e 72,3 mg g-1 para o Cd2+. A zeólita sintética (ZM1) apresentou área superficial no valor de 66,38 m2 g-1, baixa relação Si/Al (1,65) e a formação de zeólitas sodalita e faujasita, que contribuíram para seu melhor desempenho. Estudos de adsorção de íons metálicos com a ZM1 indicaram a seguinte seqüência de seletividade: Pb2+ > Cd2+ > Cu2+ > Zn2+ > Ni2+. Para a ZM1, a maior porcentagem de remoção de Zn2+ e Cd2+ foi obtida em pH 5 e a recuperação de metais foi efetivamente realizada com solução de NaCl 2 mol L-1. Comparou-se o desempenho das zeólitas sintetizadas a partir das cinzas de carvão com as zeólitas sintéticas comerciais, bem como o custo de ambas. As zeólitas sintetizadas com cinza de carvão apresentaram melhor eficiência de retenção do zinco e do cádmio do que as zeólitas comerciais. / Coal ashes may be converted into zeolitic products by alkaline hydrothermal treatment. In the present study, the capacity of synthesized zeolites from Brazilian coal ashes (6 samples of baghouse filter fly ash and 6 samples of cyclone filter fly ash) for the removal of Zn2+ and Cd2+ from aqueous solutions has been investigated. The equilibrium time achieved by most of zeolites was 24 hours. The equilibrium data obtained fit the Langmuir adsorption isotherm. The maximum cation exchange capacities were between 25.9 and 39.5 mg g-1 for Zn2+ and between 49.5 and 72.3 mg g-1 for Cd2+. The synthetic zeolite (ZM1) presented a surface area of 66.38 m2 g-1, a low Si/Al ratio (1.65) and the formation of sodalite and faujasite zeolites, which contributed to its better performance. Adsoption studies of metal ions by ZM1 indicated the following sequence of selectivity: Pb2+ > Cd2+ > Cu2+ > Zn2+ > Ni2+. For ZM1, the highest removal percentage of Zn2+ and Cd2+ was obtained in pH 5 and recovery of metal was effectively carried out with NaCl 2 mol L-1 solution. The performance of zeolites synthesized from coal ashes with commercial synthetic zeolites was compared, as well as the cost of both. The zeolites synthesized with coal ash had better presented efficiency of retention of zinc and the cadmium than the commercial zeolites.

O início das atividades de mineração de carvão na Bacia Carbonífera de Santa Catarina data de 1.855 e, desde então, estas têm sido responsáveis por sérios danos causados ao meio ambiente, em especial aos recursos hídricos, causando o comprometimento da qualidade das águas dos mananciais de abastecimento da região pelo assoreamento e acidificação das drenagens, prejuízo às atividades agropecuárias e pesqueiras, doenças profissionais aos mineiros e aumento das doenças de vias respiratórias à população residente no entorno das minas, sendo considerada através do Decreto 80.206 de 25 de junho de 1.980 a 14ª Área Crítica para efeitos de Controle da Poluição e Conservação da Qualidade Ambiental. No inicio da década de 80, com a publicação da Portaria Interministerial 917 de julho de 1982, foram tomadas as primeiras providências oficiais de implementação de medidas mitigadoras dos impactos ambientais decorrentes da mineração de carvão em suas diversas fases. A partir desde quadro, o Centro Nacional de Controle da Poluição na Mineração, fruto do convênio entre o Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM) e a Japan International Cooperation Agency (JICA) escolheu a região como uma das áreas de estudo. O presente trabalho está inserido no conjunto de estudos que vêm sendo realizados na região visando avaliar o impacto ambiental decorrente das atividades das empresas de mineração de carvão, com o objetivo de orientar os mineradores e sugerir ações mitigadoras do problema ambiental. Este trabalho apresenta um histórico da ocupação da região de Criciúma, sua vinculação à indústria do carvão, o progresso da legislação mineral e ambiental, e o acompanhamento periódico de parâmetros ambientais (análises físico-químicas da água dos rios Mãe Luzia e Sangão, e de efluentes de minerações) durante o período de três anos, desde antes da implantação de restrições ambientais até após a implantação de medidas mitigadoras por parte das empresas de mineração. Os resultados obtidos permitem concluir que, durante o período analisado, não houve melhora nas características das águas dos rios, apesar das medidas adotadas pelas minerações. Tal comportamento pode ser atribuído aos seguintes fatores: - existência de grande quantidade de minas abandonadas (principalmente após 1990, ano da desregulamentação do setor), que não completaram seus trabalhos de recuperação ambiental e, por conseguinte, continuam drenando águas ácidas; - nas sub-bacias dos rios Mãe Luzia e Sangão ocorrem áreas de despejos de rejeitos de forma desordenada, provavelmente vinculados às minerações abandonadas, que se constituem em fontes permanentes de geração de ácido sulfúrico; - as próprias minerações em funcionamento, e que vêm atendendo às exigências oficiais, drenam, eventualmente, efluentes, sem tratamento prévio, às drenagens da região. / The coal mining in the Santa Catarina Coal-Basin started in 1885 and since them it has been causing serious damage to the environment specially the water resources causing several problems like sedimentation and acidification of the rivers that supply the region, and compromising the agricultural-industry and fishery. The mining is also responsible for several professional diseases. The region was considered, in 1980, the \"14th Critical Area \"to the Pollution Control and Environmental Quality Conservation\". Only in the beginning of the 80\'s, after the publication of the 917 Interministerial Resolution (July, 1982), the first official actions were taken, in order to minimize the environmental impact due to the coal mining industry. With that scenario, the region was chosen as one of the study areas of the \"National Center of Control of Mining Pollution\", derived from na agreement between the Departamento Nacional de Produção Mineral - DNPM and the Japan International Cooperation Agency (JICA). The present study is part of the set of studies that have been realized in the region, with the aim of evaluating the environmental impact caused by the coal mining industry, and to suggest actions (to the miners) in order to minimize the environmental problems. This study presents a review of the occupation process of the Criciuma region, its connection to the coal industry, the progress of the mineral and environmental legislation, and the periodic monitoring of environmental parameters (physic-chemical analysis of the Mãe Luzia and Sangão rivers, and the drainage from two coal mines) during the period of three years. This period began before the setting of environmental restrictions, going up to after the adoption of reclamation actions. The results allow to conclude that, during the period studied, there was no improvement in the river water characteristics, despite the adoption of reclamation actions. This behavior may be due to the following factors: - there are several abandoned mines (mainly after 1990, year of the implantation of the free trade for the coal sector), that did not finish their reclamation works. These sites are still producing acid dranage; -in the sub-basins of the rivers Mãe Luzia and Sangão there are several dumping tailings, probably connected to abandoned mines. These tailings are permanent fonts of sulfuric acid; - even the mines in operation, in accordance with the official regulations, drain to the rivers, eventually, acid mine drainage, with no previous treatment.

O início das atividades de mineração de carvão na Bacia Carbonífera de Santa Catarina data de 1.855 e, desde então, estas têm sido responsáveis por sérios danos causados ao meio ambiente, em especial aos recursos hídricos, causando o comprometimento da qualidade das águas dos mananciais de abastecimento da região pelo assoreamento e acidificação das drenagens, prejuízo às atividades agropecuárias e pesqueiras, doenças profissionais aos mineiros e aumento das doenças de vias respiratórias à população residente no entorno das minas, sendo considerada através do Decreto 80.206 de 25 de junho de 1.980 a 14ª Área Crítica para efeitos de Controle da Poluição e Conservação da Qualidade Ambiental. No inicio da década de 80, com a publicação da Portaria Interministerial 917 de julho de 1982, foram tomadas as primeiras providências oficiais de implementação de medidas mitigadoras dos impactos ambientais decorrentes da mineração de carvão em suas diversas fases. A partir desde quadro, o Centro Nacional de Controle da Poluição na Mineração, fruto do convênio entre o Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM) e a Japan International Cooperation Agency (JICA) escolheu a região como uma das áreas de estudo. O presente trabalho está inserido no conjunto de estudos que vêm sendo realizados na região visando avaliar o impacto ambiental decorrente das atividades das empresas de mineração de carvão, com o objetivo de orientar os mineradores e sugerir ações mitigadoras do problema ambiental. Este trabalho apresenta um histórico da ocupação da região de Criciúma, sua vinculação à indústria do carvão, o progresso da legislação mineral e ambiental, e o acompanhamento periódico de parâmetros ambientais (análises físico-químicas da água dos rios Mãe Luzia e Sangão, e de efluentes de minerações) durante o período de três anos, desde antes da implantação de restrições ambientais até após a implantação de medidas mitigadoras por parte das empresas de mineração. Os resultados obtidos permitem concluir que, durante o período analisado, não houve melhora nas características das águas dos rios, apesar das medidas adotadas pelas minerações. Tal comportamento pode ser atribuído aos seguintes fatores: - existência de grande quantidade de minas abandonadas (principalmente após 1990, ano da desregulamentação do setor), que não completaram seus trabalhos de recuperação ambiental e, por conseguinte, continuam drenando águas ácidas; - nas sub-bacias dos rios Mãe Luzia e Sangão ocorrem áreas de despejos de rejeitos de forma desordenada, provavelmente vinculados às minerações abandonadas, que se constituem em fontes permanentes de geração de ácido sulfúrico; - as próprias minerações em funcionamento, e que vêm atendendo às exigências oficiais, drenam, eventualmente, efluentes, sem tratamento prévio, às drenagens da região. / The coal mining in the Santa Catarina Coal-Basin started in 1885 and since them it has been causing serious damage to the environment specially the water resources causing several problems like sedimentation and acidification of the rivers that supply the region, and compromising the agricultural-industry and fishery. The mining is also responsible for several professional diseases. The region was considered, in 1980, the \"14th Critical Area \"to the Pollution Control and Environmental Quality Conservation\". Only in the beginning of the 80\'s, after the publication of the 917 Interministerial Resolution (July, 1982), the first official actions were taken, in order to minimize the environmental impact due to the coal mining industry. With that scenario, the region was chosen as one of the study areas of the \"National Center of Control of Mining Pollution\", derived from na agreement between the Departamento Nacional de Produção Mineral - DNPM and the Japan International Cooperation Agency (JICA). The present study is part of the set of studies that have been realized in the region, with the aim of evaluating the environmental impact caused by the coal mining industry, and to suggest actions (to the miners) in order to minimize the environmental problems. This study presents a review of the occupation process of the Criciuma region, its connection to the coal industry, the progress of the mineral and environmental legislation, and the periodic monitoring of environmental parameters (physic-chemical analysis of the Mãe Luzia and Sangão rivers, and the drainage from two coal mines) during the period of three years. This period began before the setting of environmental restrictions, going up to after the adoption of reclamation actions. The results allow to conclude that, during the period studied, there was no improvement in the river water characteristics, despite the adoption of reclamation actions. This behavior may be due to the following factors: - there are several abandoned mines (mainly after 1990, year of the implantation of the free trade for the coal sector), that did not finish their reclamation works. These sites are still producing acid dranage; -in the sub-basins of the rivers Mãe Luzia and Sangão there are several dumping tailings, probably connected to abandoned mines. These tailings are permanent fonts of sulfuric acid; - even the mines in operation, in accordance with the official regulations, drain to the rivers, eventually, acid mine drainage, with no previous treatment.

Neste trabalho foi realizado o estudo da dessulfuração dos gases de combustão do carvão pela adição de calcário em um combustor com leito fluidizado de escala semi-industrial. Para isto foi utilizado o carvão proveniente da mina do Recreio com o qual foram testados dois calcários distintos oriundos dos municípios de Pantano Grande e Candiota com teores médios de CaO e de MgO de 28,63% e 20,13% para o primeiro e de 50.13% e 2.03% respectivamente. Foi avaliado o efeito da razão molar Ca/S, temperatura e composição química sobre a eficiência de dessulfuração. Em geral a temperatura operacional adotada foi em torno de 850 °C com velocidade superficial média de 33.68 cm/s com excesso de ar médio de 317,80%. Ficou claro neste experimento que com a elevação da razão molar Ca/S ocorreu a elevação da eficiência de dessulfuração. Isto é válido até um limite a partir do qual a adição de calcário não contribui mais de forma significativa para dessulfuração. A razão molar Ca/S estudada oscilou de 0 a 5,38 para o calcário Candiota e de 0 a 4,51 para o calcário de Pantano Grande. Sendo que a eficiência de dessulfuração máxima alcançada nos dois casos, sem reciclagem do material particulado capturado no ciclone, foi de 66,85% para o calcário Unical de Pantano Grande e de 62,14% para o calcário Cimbagé de Candiota. A razão molar ótima para atingir esta performance situou-se na faixa entre 3,5 e 4,5 para ambos calcários com melhor performance para o procedente de Pantano Grande. Foi avaliado ainda o efeito da temperatura sobre a dessulfuração com uma determinada razão molar Ca/S (1 ,66). Na faixa de 800-900 °C não observou-se diferenças significativas entre os níveis de emissão de So2 (1200 ppm). Acima de 900 °C constatou-se uma elevação acentuada de SO2 (1900 ppm). O carvão Recreio apresenta um teor razoável de enxofre (2,03%) sendo que ficou claro que a adição de calcário provocou o decréscimo das emissões de SO2. Mesmo assim a redução destas emissões não foi suficiente para enquadrar-se dentro dos limites da legislação Brasileira. Assim para o carvão Recreio é importante a utilização de sistemas gravimétricos para separar o enxofre inorgânico. Além disto recomenda-se a utilização de calcário no combustor bem como o reciclo de particulados. Desta forma este método de dessulfuração em leito fluidizado será mais atrativo técnica e economicamente. / The aim of this work was to study the desulfurization of combustion coai gases on a pi lot-scale fluidized bed combustor. The materials utilized were Recreio coal and two kinds of limestones, from Pantano Grande (CaO: 28.63% and MgO: 20.13%) and Candiota counties (CaO: 50.13% and MgO: 2.03). In this experiment the effect of Ca/S molar ratio, temperature and chemical composition of limestone on the desulfurization efficiency were analyzed. In general the combustor was operated at about 850°C with a 33.68 cm/s mean air velocity and 317.80% overall excess air. In trus work the relationship between the Ca/S molar ratio and desulfurization efficiency became clear. When the Ca/S molar ratio was increased the desulfurization efficiency also increased. However, when the maximum value of desulfurization efficiency was reached no more addition of limestone was necessary. The Ca/S molar ratio tested in this work ranged between O and 5.38 for the Candiota limestone and between O and 4.51 for the Pantano Grande limestone. The maximum desulfurization efficiency obtained, both cases without recycle, was 66,85% for Candiota limestone and 62.14% for Pantano Grande limestone. The best Ca/S molar ratio found was between 3.5 and 4.5 for both limestones. The effect of temperature on the desulfurization with a Ca/S molar ratio of 1.66 was studied . In the 800-900°C range no difference in SO2 emissions (1200 ppm) was observed . However above 900°C it was noticed that the S02 errussions increased considerably (1900 ppm). Recreio coai has a reasonable content of sulfur (2.03%). The addition oflimestone in the combustor reduced the S02 emissions but it was not enough to meet Brazilian regulations. Then for Recreio coai systems of pre-treatment to separate inorganic sulfur like flotation are recommended. Besides the addition of limestone in the combustor chamber as weU as the recycle of particulares are recommended, so trus method of desulfurization will become more attractive economically and technically.

O carvão mineral é responsável por 40 % da eletricidade produzida mundialmente e por 44 % das emissões de CO2, decorrentes de seu uso para fins energéticos. O CO2 está entre os principais gases causadores do efeito estufa, por isso as pesquisas em captura e armazenamento se concentram nesse gás. A tecnologia de combustão de carvão em atmosfera de oxicombustão tem sido estudada como alternativa devido à facilidade de capturar o CO2 resultante da reação e poder armazená-lo. Assim, um dos objetivos deste estudo foi determinar os parâmetros cinéticos da reação de oxicombustão nas temperaturas de 600, 700, 740, 800 e 900 °C com concentrações de O2 em CO2 variando de 10 a 30 % (v/v). Os resultados obtidos para a energia de ativação foi 10 kJ.mol-1 e para o fator pré-exponencial 13,817 g.min-1.cm-2.atm-n. Como os carvões sul-brasileiros contém alto teor de cinzas seria interessante o beneficiamento desta matéria-prima a fim de reduzir seu teor de matéria mineral e poder utilizá-la para fins energéticos. Portanto, também foi objeto de estudo nesse trabalho, a remoção da matéria mineral de uma amostra de carvão mineral utilizando soluções de HF, HCl e HNO3 com concentração de 20 % em volume. Esse tratamento foi realizado utilizando carvão da mina de Candiota e carvão da mina do Leão II. Através de análise imediata, análise elementar, difração de raios-X (DRX), fluorescência de raios-X (FRX), infravermelho à transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) se observaram grandes alterações na estrutura dos carvões após a extração da matéria mineral com as lavagens ácidas, o que refletiu na temperatura de início da reação de Boudouard que teve acréscimo de 140 °C para o carvão do Leão II e 160 °C para o carvão de Candiota. Os carvões desmineralizados, com baixos teores de cinzas, foram submetidos novamente à reação de oxicombustão nas mesmas condições utilizadas anteriormente para determinação dos parâmetros cinéticos. Os valores obtidos para a energia de ativação e para o fator pré-exponencial, respectivamente, foram 56,46 kJ.mol-1 e 5,37.10³ g.min-1.cm-2atm-n para o carvão de Candiota. Para o carvão do Leão II, os valores encontrados foram 169,4 kJ.mol-1 e 7,06.1014 g.min-1.cm-2atm-n. As amostras desmineralizadas da mina de Candiota foram impregnadas com um metal alcalino, um metal de transição e um semi-metal, a fim de avaliar a reatividade dos mesmos em atmosfera de CO2. Foi observado que o metal alcalino é o metal que promove uma taxa de conversão do carvão em atmosfera de CO2 mais rápida, seguido das amostras impregnadas com o metal de transição e do semi-metal. Na amostra de carvão Run of Mine (ROM) há possivelmente a presença de alguns elementos que agem como inibidores e outros elementos que atuam como catalisadores da reação de gaseificação. / The mineral coal is responsible for 40 % of electricity world production and 44 % of CO2 emissions resulting from their use for energy purposes. The CO2 is one of the main gases causing the greenhouse effect, hence research on capture and storage is concentrated in this gas. Coal oxy-fuel combustion technology has been studied as an alternative due to the ease of fully capturing the CO2 resulting from combustion and can store it. Therefore, one of the objectives of this study was to determine the kinetics parameters of oxy-fuel combustion reaction at temperatures of 873, 973, 1073 and 1273 K with concentration of O2 in CO2 ranging from 10 to 30 % (v/v). The results obtained for the activation energy was 10 kJ.mol-1 and the pre-exponential factor 13.817 g.min-1.cm-2.atm-n. As the southern Brazilian coal has high ash content, beneficiation process the need in order to reduce its content of mineral matter and can use it for energy purposes. Therefore, too was the object of study in this paper, the removal of mineral matter from a coal sample using solutions of HF, HCl and HNO3 with concentration of 20 % by volume. This treatment was performed using Candiota coal and Leão II coal. Through immediate analysis, elemental analysis, X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM) were observed large changes in the structure of coals after extraction of the mineral matter with acid washes, which reflected the onset temperature of Boudouard reaction that was 140 °C in addition to the Leão II coal and 160 °C for Candiota coal. The demineralized coals, with low ash content, were subjected again to the oxy-fuel combustion reaction the same conditions previously used to determine the kinetic parameters. The values obtained for the activation energy and the pre-exponential factor, respectively, were 56.46 kJ.mol-1 and 5.37.10³ g.min-1.cm-2atm-n to Candiota coal. For Leão II coal the values were 169.4 kJ.mol-1 and 7.06.1014 g.min-1.cm-2atm-n. The demineralized samples of Candiota coal, were impregnated with an alkali metal, a transition metal and semi-metal in order to assess the reactivity in CO2 atmosphere. It was observed that the alkali metal is metal that promotes the conversion rate faster coal, followed by the samples impregnated with transition metal and semi-metal. In coal sample Run of Mine (ROM) there is possibly the presence of some elements which act as inhibitors and other elements that act as catalysts gasification reaction.

Estudou-se neste trabalho a influência da temperatura na reduçao direta de pelotas hematíticas com carvão, entre 7509C e 1.0509C. As matérias-primas empregadas foram: carvão não coqueificávelde elevado teor de cinzas, proveniente da mina Butiá-Recreio (RS), usado no processo SL/RN, e três diferentes tipos de pelotas comerciais. O equipamento pode ser descrito, basicamente, como constituido por um reator estático vedado a entrada de gases e aquecido externamente por um forno elétrico de aquecimento programável. A granulometria dos materiais ensaiados foram: 2,0 - 3,36mm para o carvão e 10,0 - 12,70mm para as pelotas. A relação Cfixo/Fe foi mantida constante para todos os ensaios tendo seu valor sido fixado em 0,43. o acompanhamento da redução ao longo do tempo foi feito por meio de ensaios de interrupção. Através da pesagem, análise química via úmida e difratometria de raio X dos constituintes traçaram-se as curvas de grau de redução, metalização e distribuição de Fetot nos óxidos, contra tempo. Paralelamente, com o auxilio de um aparelho de Orsat, analisaram-se os gases gerados no sistema durante a redução para as temperaturas de 800, 900 e 1.0009C. A morfologia da redução, por sua vez, foi analisada através das observações microscópicas das seções polidas feitas para as pelotas reduzidas nos diversos ensaios. A cinética do sistema minério-carvão foi estudada neste intervalo, testando-se alguns modelos. Os resultados adequaram-se bem ao modelo de reação de primeira ordem, evidenciando-se uma grande influência da temperatura na velocidade de redução, relacionada às características de reatividade do carvão. A etapa de gaseificação apresentou-se como limitante da cinética global, exceto para elevadas temperaturas e graus de redução. As três pelotas não apresentaram, portanto, nas condições experimentais, diferenças sensfveis em seus graus de redução e metalização para temperaturas inferiores à 1.0009C. Entretanto, as características físicas (grau de inchamento, resistência mecânica) apresentaram-se bastante discrepantes para os ensaios realizados. Estes resultados paralelos foram analisados e apresentados comparativamente. / The influence of temperature on Direct Reduction of Haematite pellets with coaI has been studied within the range of 7509C to I.OS09C. Raw materiaIs were chosen from those utilized by the SL/RN process in Brasil. The selected coal, having a high ash content,was a non-coking coal from Butiá-Recreio mine (RS). The pellets used we re three types of typical commercial Haematite pel1ets. The equipment utilized was basically a static reactor(with no gas admitance), heated in an electric furnace having a controlled heating ratio. The grain size was fixed in an operational range between 2.0-3.36mm for coal and lO.O-12.7mm for the pellets; and the fixed carbon/lron ratio was fixed as 0.43. Reduction was monitored by means of interruption tests. The degree of Metallization, Reduction and oxides distribution were determined by chemical analysis, and the morfology of reduction was studied by means of microscopical analysis af polished sectians af peIlets. Kinetics af coal-ore system was studied within this range of temperature and some models were tested. Good agreement with a first arder reaction type with respect to oxygen concentration was found. ln addition, a great influcence of temperature on the reduction rate was detected which is related to a great extent to coal's reactivity lt was postulated that that gasification step limitates kinetícs of the system on a large range. Under these conditions,only at high temperatures and high degrees af metallization the reduc tion step was found to play an important role. Although the ammount of reduction was not very different for the pellets in many cases, a general distinct behaviour was noticed for physical properties (swelling index and resistance, mainly) .Th~ se paiallel data were collected and are briefly discussed.

Este trabalho busca produzir cermet (Cinza-Fe) pela tecnologia do pó utilizando cinza leve produzida com a queima do carvão mineral em termoelétrica para uma possível utilização e aplicação na usinagem. Esse estudo tem como objetivo específico caracterizar e analisar as propriedades mecânicas e metalúrgicas das amostras obtidas a partir das misturas. Utilizouse o ferro como componente da mistura em função do baixo custo e vasta disponibilidade. Após a obtenção da cinza leve, determinou-se o tamanho da partícula da cinza leve por peneiras e cicloclassificador. Analisou-se a composição química da amostra através de espectrômetro por fluorescência de raios X. Também foi realizada a análise por MEV dos pós de cinza leve e ferro puro. Preparou-se as misturas com Ferro + 5% Cinza e Ferro + 10% de Cinza para estudo da interação entre os constituintes. Misturou-se também Cinza + 5% de Ferro e Cinza + 10% de Ferro, mas ambas misturas quebraram. Então se misturou Cinza + 20% de Ferro, que tal composição constitui o cermet produzido. Realizou-se a compactação do cermet (Cinza + 20% de Ferro) produzido em pressões de 100 a 400 MPa e para as amostras de Ferro + 5% e Ferro + 10% de cinza as pressões de compactação foram de 100 a 800 MPa. Determinou-se as densidades aparente e a verde de todas as composições e realizou-se a sinterização das mesmas amostras em temperaturas que variaram entre 1150 ºC a 1300 ºC. Foram feitas a densidade dos sinterizados e realizou-se análise de dureza, microdureza, metalografia, MEV e EDS. Após todos os ensaios, definiu-se o projeto e foi executada a fabricação da ferramenta para a usinagem com o cermet Cinza + 20% Ferro e foi realizado o ensaio de usinabilidade. Na mistura de cinza com 20% de ferro foi observado que o aumento da temperatura de sinterização diminui a densidade da mistura, mas aumenta a dureza indicando a difusão da matriz cerâmica no ferro. Os resultados mostraram que é possível a obtenção de cermets a partir da cinza leve e ainda comprovou um potencial para aplicação em materiais sinterizados de baixa densidade. / This work seeks to produce cermet (Ash-Fe) by powder technology using fly ash produced by burning mineral coal in thermoelectric for possible use and application in machining. This study has how specifically aims to characterize and analyze the mechanical and metallurgical properties of the samples obtained from the mixtures. Iron was used as component of the mixture due to the low cost and wide availability. After obtaining the gray light, was given the particle size of the light ash by sieves and cicloclassificador. In sequence, the chemical composition of the sample was performed through spectrometer for X-ray fluorescence. Also was also performed SEM analysis of light ash powder and pure iron. Mixtures were prepared with iron + 5% + Iron and Grey Iron + 10% Gray to study the interaction between the constituents. Also mixed Grey + 5% Iron and gray + 10% Iron, but broke both mixtures. So mixed Ash + 20% Iron, such composition constitute the cermet produced. Was performed the compression cermet (Ash + 20% Iron) produce dat pressures of 100 to 400 MPa and for samples iron + 5% and Iron and10% ashwasthecompactionpressureswasofthe100 to 800MPa. Was determined and the apparent density and the green of all compositions and was performed the sintering of the same samples at temperatures ranging between 1150 ºC to 1300 ºC. Was performed The density of the sintered and was made analysis of hardness, micro hardness, metallography, SEM and EDS. After all the tests, set up the project and was completed fabrication tool for machining with cermet Ash + 20% Iron and machinability testing was conducted. In the mixture of ash with 20% iron was observed that increasing the sintering temperature decreases the density of the mixture, but increases the stiffness indicating the diffusion of the ceramic matrix in iron. The results show that it is possible to obtain cermets from the fly ash and yet demonstrated a potential for application in sintered material of low density.

A drenagem ácida de minas (DAM) é um importante problema ambiental na mineração de carvão. O tratamento convencional da DAM envolve a adição de reagentes alcalinos para aumentar o pH e precipitar os metais dissolvidos como hidróxidos. Embora o tratamento ativo seja eficiente, apresenta as desvantagens de um alto custo operacional e problemas relacionados com a disposição do lodo gerado. Uma possível maneira de minimizar esses problemas é com o tratamento da DAM de forma a recuperar os elementos metálicos na forma de produtos com valor agregado. Assim, o objetivo do presente trabalho foi estudar o processo de precipitação seletiva para recuperar o ferro e/ou ferro + alumínio para a produção de coagulantes e pigmentos. A DAM foi coletada em canal próximo a um depósito de rejeitos de carvão no estado de Santa Catarina e caracterizada com relação a pH, vazão, sólidos totais, acidez, sulfatos e metais (Fe, Al, Mn, Zn, Cu, Ca, Ni, Cd, Pb e Cr). O ferro foi recuperado da DAM por precipitação seletiva em pH 3,6 ± 0,1 e ferro + alumínio em pH 5,1 ± 0,1. O precipitado obtido em pH 3,6 ± 0,1 foi utilizado para a produção do coagulante sulfato férrico e dos pigmentos amarelo (goetita), vermelho (hematita) e preto (magnetita). O precipitado obtido em pH 5,1 ± 0,1 foi utilizado para a produção do coagulante sulfato férrico-aluminoso. Ambos os coagulantes foram obtidos e caracterizados em termos de sua composição química e mostraram-se eficientes no tratamento de água para abastecimento público quanto aos parâmetros pH, S.S, turbidez, cor, condutividade, dureza, sulfatos e metais (Al, As, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Pb, Zn). Os pigmentos produzidos foram caracterizados em função de suas propriedades granulométricas, termogravimétricas, químicas e colorimétricas, podendo ser aplicados na produção de tintas e concretos cromados. Pode-se concluir que pelo processo de precipitação seletiva é possível reduzir em mais de 80% o volume de lodo produzido nas atuais estações de tratamento de efluentes, obtendo-se materiais com valor econômico. A produção de reagentes e materiais com valor agregado a partir da DAM é tecnologicamente viável, podendo até tornar o tratamento de efluentes da mineração superavitário. O processo reduz o desperdício de materiais, minimiza o impacto ambiental e pode se tornar uma fonte de recursos alternativa dentro da cadeia de produção de carvão mineral no Brasil. / Acid mine drainage (AMD) is an important water pollution problem in coal production. The active treatment of AMD involves the addition of alkaline reagents to increase the pH and precipitate the dissolved metals as hydroxides. Although active treatment can provide effective remediation, it has the disadvantages of high operational costs and problems related to the disposal of the bulky sludge that is produced. One potential way to extend the use of natural resources is to recover potentially valuable products, such as some of the precipitated metals from the AMD. The aim of this work was to study the process of selective precipitation for the recovery or iron and/or iron + aluminum for the production of chemical coagulants and iron pigments. The AMD was collected from a drainage channel near a tailing deposit in Santa Catarina State (Brazil) and characterized. Iron was recovered from the AMD by a selective precipitation at pH 3.6 ± 0.1 and iron + aluminum at pH 5.1 ± 0.1. The precipitate obtained at pH 3.6 ± 0.1 was used for the production of the coagulant ferric sulfate and the pigments yellow (goethite), red (hematite) and black (magnetite). The precipitate obtained at pH 5.1 ± 0.1 was used for the production of an aluminum-iron sulfate coagulant. Both coagulants was characterized in terms of their chemical composition and showed to be efficient for water treatment. The pigments were characterized in terms of their particle size, thermal behavior, chemical composition and colorimetric properties. The pigments produces were successfully applied for the production of paints and colored concretes. It was possible to conclude that the process of selective precipitation reduced in about 80% the volume of sludge in AMD treatment plants, allowing producing valuable materials. The technology is feasible and can be economically profitable. The process reduces the material loss, minimizes environmental impacts, and should be considered as an economical activity by the Brazilian coal industry.

Tese de mestrado. Engenharia de Minas e Geo-Ambiente. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Departamento de Mineração da Escola de Engenharia. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. 2009

Neste trabalho fez-se um estudo cinético da gaseificação do carvão mineral brasileiro com dióxido de carbono em urna termobalança, sob condições isotérmicas. Utilizou-se carvão beneficiado (CE. 4700 ) da Mina do Leão (RS). Operou-se a pressão total de urna atmosfera, temperatura de 900 a 1110°C, diferentes pressões parciais de CO2, diâmetros médios de partículas de 0,505, 0,359 e 0,274 mm. Primeiramente, determinaram-se as condições sob as quais os experimentos deveriam ser realizados. Observou- se que a forma do cadinho, a massa da amostra, o percurso e a velocidade dos gases podem influir significativamente na velocidade da reação. Determinaram-se os requisitos necessários para que estas influencias possam ser negligenciadas. Os resultados experimentais ajustaram-se bem tanto ao modelo da reação contínua corno ao modelo do núcleo não reagido com controle exercido pela reação química . Calculou-se que a energia de ativação da reação está em torno de 48.000 cal/mol e a ordem da reação em torno de 0,50. Não se observou influência significativa do diâmetro médio da partícula na velocidade da reação. / This work reports a kinetic study on the gasification of Brazilian mineral coal with carbon dioxide in a ther mobalance under isothermal conditions. A treated coal from Mina do Leão (RS) was used at atmospherie pressure, temperature range from 900 to 1110°C and particle size having diameters of 0,505, 0,359 and 0,274 mm. Initially, the experimental conditions werestudierl. It was observed that the sample holder shape, gas flow rate and sample mass have influence in the r eaction rate. So the approriated requirements in order to minimize these influences were determined. The experimental results fitted well the unreacted core model and the continous reaction model. Activation e ner gy were determined to be arround 48.000 cal/gmol and the reaction order about 0,50. It was not observed important influence of oarticle size in the reation rat.