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.

O principal objetivo do planejamento mineiro é determinar a distribuição de quantidade e qualidade do minério ao longo de uma sequencia de tempo, ou seja, determinar o minério necessário para tornar o projeto técnica e economicamente viável. Esse sequenciamento é fundamental para o sucesso financeiro de uma atividade de mineração e, atualmente, este sequenciamento ideal pode ser obtido por meio de vários aplicativos computacionais de mineração. Cada um deles têm suas particularidades que geralmente não são levadas em conta. As alterações resultantes de modelos diferentes de cava final podem ter impacto significativo sobre o sucesso da empresa tanto financeira quanto operacionalmente. A maioria dos estudos de planejamento de lavra apresenta a cava final calculada por um único algoritmo escolhido pelo engenheiro de projeto, devido à disponibilidade ou conhecimento em determinado aplicativo computacional. É importante que se tenha em mente que o objetivo do planejamento de lavra a longo prazo é definir os limites de cava final e o projeto de exaustão para um depósito mineral com base em uma função benefício, considerando fundamentalmente as receitas e os custos envolvidos desde a lavra até o processo e comercialização do produto. Além disso, restringe aspectos técnicos e geométricos do projeto, como ângulos de inclinação dos taludes, alturas de bancada, quantidades e teor de minério, bem como sua distribuição espacial, além da procura pelo máximo valor presente líquido, é necessário na tarefa de otimização de cava. Existem muitos algoritmos implementados em diversos programas comerciais para o cálculo da cava final e sequenciamento de longo prazo e, neste sentido, um dos objetivos deste trabalho é verificar a eficácia dos algoritmos que obtiveram maior reconhecimento dentro da indústria mineral, além de verificar se existem diferenças relacionadas com o tipo de mineralização e depósito onde eles são aplicados. A comparação é realizada usando dois programas comerciais e dois algoritmos diferentes para determinar se as diferenças podem ser observadas para tipos de mineralização distintos foi feita a implementação de dois algoritmos em modelos de blocos tridimensionais estimados e analisados para três tipos de depósito, um corpo de minério de cobre, um grande depósito de fosfato ígneo e uma mineralização aurífera, de espessura pequena relativamente à extensão em profundidade, apresentando um mergulho subvertical. / The main objective of mine planning is to determine ore quantity and quality distribution along a time sequence, i.e., scheduling the ore necessary to make the project technically and economic viable. These temporal sequences are fundamental for the financial success of a mine activity and presently this optimal sequence can be obtained through various mining software. Each of them has its particularities which generally are not taken into account. Changes resulting from different final pit models can have significant impact on the success of enterprise both financial and operational. Most studies in mine planning present the final pit calculated by only one algorithm chosen by the author, due to software availability or knowledge. The goal of the long-term mine planning is to define the boundaries of final pit for mine based on a profit function considering selling price discounted from mining and processing costs. Besides, technical constrains and geometrical aspects of the project, such as slope angles, bench heights, ore grade quantities and spatial distribution, looking for maximum net value are also necessary for the pit optimization task. There are many algorithms implemented in various commercial softwares for the ultimate pit calculation and one of the purposes of this work is to check the effectiveness of the algorithms that obtained greater recognition within the mineral industry and if there are differences related to the type of mineralization and deposit where they are applied. The comparison is performed using the two commercial softwares, and two different algorithms to determine if differences can be observed to different mineralization types. The implementation of the two algorithms in three-dimensional block models estimated and analyzed for three types of deposits: a massive copper orebody, a large igneous phosphate and a subvertical gold vein type.

A modelagem das geometrias de corpos mineralizados é fundamental na avaliação e engenharia de qualquer depósito mineral. A construção de geometrias tridimensionais é convencionalmente baseada na união de seções verticais e horizontais interpretadas por um geólogo ou outro especialista da mina. Em alguns casos mais avançados são utilizados métodos geoestatísticos, tais como krigagem e/ou simulação de indicadores, simulações truncadas Gaussiana ou Plurigaussiana, as quais permitem automatizar e refinar o processo de modelagem. No entanto, estes métodos são probabilísticos e utilizam o variograma para representar a heterogeneidade geológica. A simulação geoestatística de múltiplos pontos (multiple-point simulation – MPS) é uma alternativa para a modelagem geoestatística tradicional baseada em variogramas, pois uma representação totalmente explícita dos padrões geológicos (uma imagem-referência, training image – TI) é usada no lugar dos variogramas. Embora seja hoje utilizada na modelagem de reservatórios de óleo e gás, existem poucos estudos mostrando a aplicação dessa técnica em depósitos minerais. A vantagem da abordagem MPS é fornecer representação mais realista da geologia através de uma parametrização mais acessível (a imagem-referência visual, ao invés do variograma analítico). No início dos anos 2000 foi implementado no aplicativo Stanford Geostatistcal Modeling Software – SGeMS, o algoritmo de MPS chamado SNESIM (Single Normal Equation Simulation Algorithm). Este algoritmo permite a obtenção das probabilidades condicionais dos pontos a partir das proporções obtidas pelo escaneamento da imagem-referência, não sendo necessário o uso de nenhum tipo de krigagem e nenhuma modelagem de variogramas. Ele faz a simulação estocástica de variáveis categóricas sem demandar muita CPU e RAM, combinando a flexibilidade e facilidade de condicionamento dos algoritmos baseados em pontos, com a habilidade que os algoritmos baseados em objetos têm para reproduzir formas. A proposta deste trabalho foi aplicar a técnica de simulação geoestatística por múltiplos pontos, especificamente o algoritmo SNESIM, para modelar o envelope mineralizado de um depósito real de minério de ferro brasileiro localizado no Quadrilátero Ferrífero. As simulações foram condicionadas por furos de sondagem e algumas seções verticais interpretadas por especialistas. Como forma de checar a sensibilidade do método, foram avaliados cenários com três conjuntos de dados, cada um deles com diferentes quantidades de seções verticais (SV) disponíveis para o condicionamento das simulações. Os resultados obtidos permitem afirmar que esta técnica pode ser aplicada para construir modelos de corpos mineralizados durante os estágios preliminares de exploração sem demandar longos e exigentes processos de modelagem manual. Modelar com MPS minimiza o caráter determinista da modelagem tradicional, acrescentando uma interpretação probabilística (zona incerteza) sobre a forma e os contatos litológicos reais da jazida. Também, pôde-se verificar que a simulação deste tipo de corpo de minério não exige uma grande quantidade de seções interpretadas. Algumas seções verticais combinadas com amostras de furos de sondagem foram suficientes para simular de forma satisfatória o envelope mineralizado do depósito. Ainda assim, é necessário que se tenha computadores com razoável capacidade de armazenamento, CPU e RAM. Para efetuar 50 realizações de simulação do contato minério/estéril e construir o envelope mineralizado de um depósito, considerando três diferentes cenários, o tempo total foi de aproximadamente 13 minutos. Outros 4 minutos foram necessários para o pós-processamento. / Orebody modeling is critical for the evaluation and engineering of mineral deposits. The construction of three-dimensional geometries is conventionally based on the union of vertical and horizontal sections interpreted by a mine geologist. In more advanced cases, some geostatistical methods are used such as indicator kriging and/or simulations, truncated Gaussian or Plurigaussian simulations, which allows to automate and refine the modeling process. However, these methods are probabilistic and uses the variogram to represent the geological heterogeneity. The multiple-points geostatistical simulation (MPS) is an alternative to traditional variogram-based geostatistical modeling, whereas a fully explicit representation of the geological patterns (a training image – TI) is used in place of variograms. Although it is now used in modeling of oil and gas reservoirs, there are few studies showing application of this technique in mineral deposits. The advantage of the MPS approach are to provide a more realistic representation of geology through a more accessible parametrization (the visual training image instead of the analytic variogram). The MPS algorithm called SNESIM was implemented in the Stanford Geostatistcal Modeling Software – SGeMS in the beginning of 2000. Such algorithm allows to retrieve the conditional probabilities from proportions obtained by scanning the training image, it is not necessary to use any type of kriging and variogram model. The SNESIM algorithm combines the flexibility and ease of conditioning of pixel-based algorithms, with the capability of object-based algorithms have to reproduce complex shapes to performe stochastic simulation of categorical variables, without requiring much CPU and RAM. The purpose of this study was to use the MPS technique, specifically the SNESIM algorithm, to model the mineralized envelope of a real Brazilian iron ore located in the Quadrilátero Ferrífero. The simulations were constrained by boreholes and some vertical sections interpreted by experts. In order to check the sensitivity of the method were evaluated three sets of data, each one with different amounts of available vertical sections (VS) for conditioning the simulations. The results revealed that the technique can be applied to model the mineralized body during early stages of mine exploration, without demanding many manual modeling processes. The MPS modeling process minimizes the deterministic character of traditional modeling approach, adding a probabilistic interpretation (uncertainty zones) about the actual shape and lithological contacts of the orebody. Also, the simulation of this kind of orebody does not require a large amount of interpreted sections. A few vertical sections combined with boreholes samples were sufficient to simulate the mineralized envelop of the deposit. Nonetheless, it is necessary to have a computer with reasonable storage capacity, CPU and RAM. To make 50 simulation outputs of the ore/waste contact and build the mineralized envelop, considering three different scenarios, a total time of approximately 13 minutes was needed. Other 4 minutes were required for post processing the simulations outcomes.

Seguindo a tendência mundial de reaproveitamento dos escassos recursos materiais não-renováveis, a partir da reciclagem de resíduos urbanos e industriais, devido à inexistência de novas fontes de matéria-prima, busca-se, no presente estudo, estabelecer a recuperabilidade da matéria carbonosa remanescente em amostras de rejeitos carbonosos (subprodutos), refugados nas operações de beneficiamento quando produzem carvão CE-5200 nas Minas do Faxinal e Butiá Leste da COPELMI Mineração, gerando acréscimo na produção total, bem como avaliar as perdas ocorridas por ineficiência nas mesmas operações. As amostras recebidas foram divididas em três lotes, sendo cada lote tratado em granulometria diferenciada no Laboratório de Processamento Mineral (LAPROM) dessa Universidade. Com exceção do primeiro lote, que permaneceu na mesma granulometria em que foi recebido, os demais foram reduzidos 100% a -9,5 mm e -2,0 mm e juntamente com o primeiro classificados nas peneiras de aberturas 2,0 mm e 0,1 mm com a finalidade de mensuração do grau de liberação da fração orgânica, indicando os carvões teoricamente possíveis de serem recuperados de cada lote mediante ensaios de afunda-flutua. Nas densidades teóricas de corte de 1,5 g/cm3, 1,8 g/cm3, 2,0 g/cm3 e 2,2 g/cm3, e com base no critério inicial adotado para avaliação dos resultados dos parâmetros ‘recuperação mássica’ e ‘teor em cinzas’, acima de 12% e em torno de 30%, respectivamente, pesquisa-se dentre os diversos tipos de carvões residuais, aquele que se aproxima do tipo CE-5200 (carvão energético com poder calorífico superior de 5200 kcal/kg ou o teor em cinzas 30%) e com o conhecimento dos respectivos percentuais mássicos e teores em cinzas encontrados, avaliam-se suas características de lavabilidade resultantes com o fim de aplicação futura em escala industrial. Ao final dos ensaios em laboratório, verifica-se que na faixa 100% a -9,5 mm ocorre o maior grau de liberação da matéria orgânica, impactando nos resultados de recuperação mássica e teor em cinzas que se aproximam dos propostos. Os subprodutos Rejeito 1 e Intermediário originados na Mina Butiá Leste juntamente com Rejeito 1 procedente da Mina do Faxinal apresentam a relação ‘quantidade versus qualidade’ mais promissora, ou seja, 14,02% versus 28,65% e 18,10% versus 29,56%, e ainda 14,83% versus 29,77%, nessa ordem. Do subproduto Intermediário restante, obtém-se carvão com teor de cinzas superior de 35,60% (equivalente ao carvão tipo CE-4700 com mercado local) e massa recuperável de 16,13%. Esses resultados identificam as perdas existentes nas operações de beneficiamento de cada unidade produtora por não apresentarem adequada liberação de seus constituintes dentre outras causas possíveis e não discutidas no presente estudo. Torna-se evidente que a legitimação dos resultados ora apresentados, tendo em vista futura implantação do reprocessamento dos subprodutos, deve ser avalizada por criteriosa análise de viabilidade econômica, proposta ao final do trabalho. / This work is a study of recycling of coal wastes produced in coal processing by wet jigging. The process produces two waste products. One is the refuse from the first jigging step. The second one, is the cleaning step of the concentrate of the first, producing a second waste material called middling. The aim is to determine feasibility of increasing recovery by reprocessing those samples with an additional jigging step. The studied Samples came from Faxinal and Butiá Leste mines, belonging to COPELMI mining, from Rio Grande do Sul State, Brazil. Samples as received were divided in three groups: Sample A that was ground 100% - 103 mm. Sample B was ground to 100% -9.5 mm. and sample C which was ground 100% -2 mm. Then, each sample was divided in two or three particle sizes: Sample A was divided in –103 mm +2.0 mm, –2.0 mm +0.1 mm and –0.1 mm. By the other hand, sample B was divided in –9.5 mm +2.0 mm, –2.0 mm +0.1 mm and –0.1 mm. The last fraction C was divided in –2.0 mm +0.1 mm and –0.1 mm. In order to determine coal separation degree in each fraction, the samples were submitted to sink and float tests. The following densities series were prepared with bromoform and xylol: 1.5 g/cm3, 1.8 g/cm3, 2.0 g/cm3 and 2.2 g/cm3. The criteria to determine recoverability was to get minimum of 12% recovery with no more than 30% ash, because in that range calorific capacity of coal is the order of 5200 kcal/kg. The results obtained showed that samples that best fitted the criteria were the fraction 100% -9.5 mm for both mines. However, middling for Faxinal did not give adequate products. In effect, sample from first refuse of Butiá Leste gave 14.02% recovery and 28.65% ash. Middling of the same sample gave 18.10% recovery and 29.56% ash. On the other hand, Faxinal first refuse gave 14.83% recovery and 29.77% ash. But, middling of this sample despite that recovery was not bad (16.13%), ash grade was out of the range of the criteria used (35.60%). These results showed that technically it is possible to recover more coal from samples of the mines studied. Nevertheless, the application of the process must be supported by an economical analysis.

A avaliação de depósitos minerais é baseada na estimativa de valores de atributos de interesse ao longo do depósito. A amostragem do atributo, em cada local, é, comumente, realizada por sondagem, canaletas ou trincheiras. Contudo, devido aos elevados custos, em especial no que se refere à sondagem, o número de amostras disponíveis é limitado. Em geral, as informações amostradas são utilizadas na obtenção de estimativas ou simulações nos locais não amostrados, criando-se os ditos modelos de blocos. Após criados, os modelos de blocos podem, então, alimentar funções de transferência como, por exemplo, o VPL, que necessitam dos valores do atributo ao longo do depósito. Uma incerteza é associada às estimativas ou simulações, e conseqüentemente, ao valor calculado a partir destas para a função. Para reduzir a incerteza sobre a função, novas amostras devem ser coletadas. Como o número de sondagens é limitado, essas devem ser locadas a fim de trazer o maior benefício em termos de redução de incerteza. A locação de amostras adicionais seguindo uma malha regular e a locação de amostras nas regiões de elevada incerteza sobre o valor do atributo são dois esquemas possíveis para adensamento amostral. A idéia dessa tese é investigar qual a configuração de amostras (compreendendo dados iniciais e dados adicionais) mais eficiente na redução da incerteza sobre a função. A questão sobre quando adotar cada configuração é pesquisada. Para um mesmo número de dados iniciais, os desempenhos da configuração de amostras que compreende dados adicionados regularmente e daquela que compreende os dados adicionados nas regiões de elevada incerteza são avaliados, assim como, os fatores que influenciam nesses desempenhos. Simulação geoestatística é usada para acesso à incerteza sobre a função. Além disso, essa tese propõe um algoritmo para construção das configurações de amostras que visa agilizar a análise dos desempenhos dessas configurações, em cada caso. / Mineral deposits evaluation is based on estimated values for relevant attributes along the deposit. Sampling of these attributes at each location is commonly carried out by drilling with core extraction, channel sampling or trenches. However, these types of sampling, specially drilling with core extraction, entail high costs, and due to these costs the number of samples is limited. Generally, the sampled information is used for estimates or simulations at unsampled locations to create the so called block models. After created, the block models can feed transfer functions as net present value, which require the values of the attribute along the deposit. It is known there is an uncertainty associated to the estimates or simulations, and consequently, to the function's value derived from this grade block models. In order to reduce the uncertainty about the function, new samples are required. As the number of drillings is limited, these new samples should be preferentially located in order to bring the maximum benefit in terms of uncertainty reduction. The location of additional samples following a regular grid and the location of samples at regions of high uncertainty related to the attribute's value are two possible schemes to be used. This thesis investigates which sample pattern (comprising initial and additional data) is the most efficient to reduce the uncertainty about a certain transfer function selected. The question about which sampling pattern should be used is investigated. Considering the same number of initial data, the efficiency of the two patterns, i.e. the one which add data regularly spaced and the one which add data at regions of high uncertainty are evaluated. Also, the factors which influence this efficiency are investigated. Geostatistical simulation is used to assess the uncertainty related to the block grades. Additionally, this thesis proposes an algorithm to build a sample pattern, thus making faster the evaluation of this pattern's efficiency.

A busca pela redução das emissões de gases causadores do efeito estufa, em especial, o CO2 é um assunto que vem ganhando cada vez mais importância no setor industrial e nas linhas de pesquisa. A oxicombustão tem se mostrado uma das melhores alternativas para captura de CO2. O objetivo desse trabalho é determinar os parâmetros cinéticos da reação de oxicombustão de char de um carvão mineral betuminoso sul brasileiro com alto teor de cinza. O char, com partícula de diâmetro 715 μm, foi preparado em atmosfera 100 % N2 a 1173 K. Os ensaios de oxicombustão foram realizados em termobalança com diferentes temperaturas (973, 1073, 1173 e 1273 K) usando misturas gasosas O2/CO2 de concentrações variadas (10 %, 20 % e 30 % de O2 em CO2). Para determinação dos parâmetros cinéticos utilizou-se três modelos. Para o modelo do núcleo não reagido (MNR), conclui-se que a reação química controla o processo reacional, tendo uma energia de ativação de 37,8 kJ.mol-¹ e ordem de reação de 0,5 para 973 K e de 0,7 para as demais temperaturas. Usando o modelo de reação contínua (RC), não se obteve um ajuste adequado aos dados experimentais, pois este modelo prevê um consumo uniforme de carbono, desconsiderando a camada de cinzas deixada para trás. Segundo o modelo de Langmuir-Hinshelwood (LH) de duas etapas, a etapa dessortiva é mais favorecida pelo aumento de temperatura, indicando que a ordem da reação esteja entre zero e um. O resultado encontrado, para esse modelo, para a energia de ativação da primeira etapa foi de 19,8 kJ.mol-¹ e para a segunda etapa foi de 37,3 kJ.mol-¹. / The efforts to reduce greenhouse gas emissions, especially CO2, are gaining increasing importance in the industrial sector and in research lines. Oxy-fuel combustion has proven to be one of the best strategies for the capture of CO2. The aim of this study is to determine the kinetic parameters of reaction and oxy-fuel combustion of char of a bituminous coal with high ash content in southern Brazil. The char, with a particle 715μm in diameter, was prepared in 100 % N2 atmosphere, at 1173 K. The oxy-fuel combustion assays were performed using a thermobalance at different temperatures (973 K, 1073 K, 1173 K and 1273 K) with O2/CO2 gas mixtures of different concentrations (10 %, 20 % and 30 % of O2 in CO2). Three models were used for determining the kinetic parameters. According to the unreacted core model (MNR), the process is controlled by chemical reaction, resulting in the activation energy of 37.8 kJ.mol-¹ and reaction order from 0.5 to 973 K and for other temperatures the order of reaction was 0.7. The use of the reaction model (RC) did not provide a good fit to experimental data because the consumption of the particle during the reaction was not constant as predicted by the model. According to Langmuir-Hinshelwood (LH) model, constituted by two steps, the desorption step is more favored by high temperatures, which indicates that it is a zeroth-order reaction. The value obtained for the activation energy for the first step, according to this model, was 19.8 kJ.mol-¹ and for the second step it was 37.3 kJ.mol-¹.

O carvão mineral brasileiro corresponde a cerca de 2% da matriz energética do país. Suas reservas são estimadas em 32 bilhões de toneladas. As principais reservas estão localizadas nos estados do Paraná, de Santa Catarina e do Rio Grande do Sul. Uma das características deste carvão é a elevada concentração de pirita, FeS2, no material lavrado. Por este motivo são necessários processos de beneficiamento que descartam cerca de 60-70% do material minerado. Portanto, um dos principais problemas enfrentados pelo setor é justamente a geração de grandes quantidades de rejeito piritoso que são descartadas diariamente nos pátios industriais. Este material, que permace a céu aberto, em contato com a água da chuva, oxigênio atmosférico e bactérias, que vivem em ambientes ácidos, gera a drenagem ácida de minas (DAM). Este efluente possui elevada concentração de íons de metais dissolvidos e sulfato que contaminam as bacias hidrográficas da região prejudicando o meio ambiente e a população. Medidas fiscalizatórias e jurídicas têm sido tomadas com o objetivo de obrigar uma solução para o problema, mas a sua dimensão é um grande desafio. Este fato leva as empresas a buscarem alternativas tecnológicas diversas para amenizar a questão. Portanto, com o objetivo de contribuir com alternativas para este problema, a presente tese de doutorado realiza o estudo da aplicação do processo bio-hidrometalúrgico para a oxidação de pirita dos rejeitos oriundos da mineração de carvão gerando produtos com valor agregado. O processo utiliza bactérias acidofílicas que têm a capacidade de metabolizar os compostos de ferro e transformar em produtos de interesse. A metodologia do trabalho consistiu, inicialmente, na caracterização do rejeito de carvão, da fonte de inóculo de bactérias e da água de circulação do sistema. O processo foi conduzido nos níveis bancada, piloto e uma prévia instalação industrial. Estudos em nível de bancada determinaram os parâmetros de operação da planta em escala piloto. As colunas empregadas em bancada foram montadas com 1 kg de rejeito de carvão disposto na forma de leito empacotado, nas seguintes condições: (a) rejeito-controle, (b) rejeito com micronutrientes sintéticos e inóculo bacteriano, (c) rejeito com micronutriente ureia e inóculo bacteriano. A unidade de biolixiviação, montada em escala piloto, continha 200kg de rejeito de carvão e foi operada na condição controle e ideal. Os principais parâmetros observados no processo foram o pH, potencial de oxi-redução, ferro total, Fe3+, Fe2+, metais, cor, sulfatos e número mais provável de bactérias acidofílicas. Os resultados da caracterização do rejeito de carvão mostraram que os elementos majoritários na composição foram o ferro e o enxofre, dispostos na forma de pirita. A avaliação por mais de um teste microbiológico comprovou a presença da bactéria A. ferrooxidans no processo. Os ensaios realizados em colunas mostraram que o uso de nutriente sintético e ureia apresentam resultados semelhantes para a extração de ferro. A utilização de água natural e EDR4, águas de circulação, também apresentaram resultados semelhantes, porém houve uma leve vantagem para a utilização da EDR4. A planta piloto operada na condição controle e ideal mostrou que com a presença de bactérias aumentou a extração de ferro, aumentou o potencial redox e a maior parte do ferro extraído em solução estava na forma de Fe3+. No caso da planta controle, onde o número de bactérias era baixo, houve menor extração de ferro, baixos valores de potencial redox e a maior parte dos íons, neste caso, estavam na forma de Fe2+. Portanto, houve formação de dois produtos o sulfato férrico e ferroso pelo controle da presença da bactéria A. ferrooxidans no sistema. Após nove semanas de biolixiviação, com a presença de 108 bactérias A. ferrooxidans em 100mL, foi gerado o concentrado férrico que filtrado e evaporado atingiu a concentração desejável de ferro para a comercialização como coagulante de água e efluentes que é cerca de 120 g.L-1. O produto mostrou-se eficaz no tratamento de água do Rio Guandu, atendendo aos parâmetros exigidos pela Portaria Brasileira 2.914/2011 do Ministério da Saúde. Foram criadas, ao final do trabalho, duas marcas de produtos para o sulfato férrico produzido: o Sulfaclean e o Biohyextract. Se processados mensalmente 3.200t de rejeito de carvão seria possível abastecer com água tratada uma cidade com porte de 200.000 habitantes. A implantação deste processo é de baixo custo uma vez que a matéria-prima é o rejeito e a transformação do sistema é realizada por bactérias. Porém, um dos desafios ainda é a velocidade do processo, que ainda é lenta, embora as bactérias aumentem a velocidade em 4 vezes. / The Brazilian coal accounts for about 2% of the country's energy. Its reserves are estimated at 32 billion tons. The main reserves are located in the states of Parana, Santa Catarina and Rio Grande do Sul. One of the characteristics of this coal is the high concentration of pyrite (FeS2). For this reason, the beneficiation processes imply on discarting about 60-70% of the mined material. Therefore, one of the main problems of the sector is precisely the generation of large amounts of pyritic tailings which are discarded in industrial yards. This material in contact with rainwater, oxygen and bacteria, that lives in acidic environments, generates acid mine drainage (AMD). This effluent has high concentration of metal ions and dissolved sulphate that contaminate the environment. Legal measures have been taken to solve the problem. This leads many companies to seek alternative technologies to mitigate the issue. Thus, with the aim of contributing to this problem, this thesis conducts a study of the application of bio-hydrometallurgical processes in order to oxidize pyrite tailings originated from coal mining and to generate add-valued products. The process uses acidophilic bacterias that have the ability to metabolize iron compounds and to transform it into products of interest. The methodology of the study consisted initially in the characterization of the coal tailing, of the bacteria used in the process and of the circulating water system. The process was conducted in levels, laboratory, pilot plant and a previous industrial plant. Level countertop studies determined operational parameters of the plant on a pilot scale. The columns used in countertops were fulfilled by 1 kg of waste which were disposed in the form of coal packed bed. The experiment was developed under the following conditions: (a) Reject control, (b) reject with synthetic micronutrients and bacterial inoculum, (c) reject with micronutrient urea and bacterial inoculum. The bioleaching unit, mounted on a pilot scale, contained 200kg of coal waste and operated under the control condition and the ideal condition. The main parameters process were observed in pH, redox potential, total iron, Fe3+, Fe2+, metals, color, sulfates, and most likely number of acidophilic bacteria. The results of the characterization of coal waste showed that the majority of the elements in the composition are iron and sulfur, arranged in the form of pyrite. The rating for more than a microbiological test showed the presence of the bacterium A. ferrooxidans in the process. Tests performed on columns showed that the use of a synthetic nutrient and urea have similar results for the extraction of iron, although the use of synthetic nutrient presents a slight advantage. The use of natural water and EDR4, water circulation, also showed similar results, although there was a slight advantage to the use of EDR4. The pilot plant operated at ideal control condition and it showed that the presence of bacteria increased the extraction of iron, as well as the redox potential and most of the iron in solution in the form of Fe3+. In the particular case of the plant control, where the number of bacteria was low, there was a lower iron extraction, a lower redox potential values and the majority of ions in this case was in the form of Fe2+. Therefore, the formation of two products (ferric sulfate and ferrous sulfate) is controlled by A. ferrooxidans bacteria in the system. After nine weeks of bioleaching in the presence of 108 A. ferrooxidans bacteria: 100ml, it was generated a ferric filtered which was evaporated and concentrate. After that, this ferric filtered has reached the desired iron concentration (about 120g.L-1 ) in order to be commercialized as a coagulant in water treatment. The product was effective in the treatment of water from Guandu River, given the parameters required by the Brazilian Ministry of Health’s Decree 2,914/2011. In the end of the work, it was created two brands of products for the produced ferric sulfate: the Sulfaclean and Biohyextract. If 3.200t of coal waste were processed each month, it would be possible to supply a 200,000 inhabitant city with treated water. The implementation of this process has low cost because the raw material is coal tailing and its processing system is performed by bacteria. However, one challenge is still the speed of the process, which is still slow, even though the bacteria has already increase the speed process by 4 times.

Made available in DSpace on 2018-08-01T22:33:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_9641_Felipe Cassa Duarte Venancio.pdf: 1104217 bytes, checksum: 8e33846d737710f87341e2d89d748c38 (MD5) Previous issue date: 2016-12-15 / Objetivando caracterizar o acúmulo de micronutrientes (Cu, Zn, Mn, Fe e B), de matéria seca e verificar a variação no conteúdo destes elementos em materiais genéticos de cafeeiro Conilon, realizou-se um estudo utilizando os seguintes materiais genéticos: cinco clones (02, 03, 14, 23, 120) pertencentes à INCAPER 8142 Cultivar Vitória, variedade clonal, e EMCAPER 8151 Robusta Tropical, variedade de propagação por semente, conduzido na Fazenda Experimental Bananal do Norte do Incaper, localizada no distrito de Pacotuba, em Cachoeiro do Itapemirim (ES). Foi utilizado o delineamento experimental de blocos ao acaso com 27 amostragens, realizando a coleta de plantas inteiras, uma de cada material genético. A matéria seca total aumentou de forma crescente até o quarto ano de idade, alcançando 6,42 kg/planta e os compartimentos analisados (folhas, ramos, caule, raiz e frutos) alcançaram 1,02 kg/planta, 0,60 kg/planta, 3,21 kg/planta, 0,37 kg/planta e 1,20 kg/planta, respectivamente. Os conteúdos de Fe, Mn, B, Cu e Zn na planta aumentaram de forma crescente até o quarto ano de idade, alcançando 1.368,42 mg, 788,53 mg, 174,40 mg, 78,76 mg, e 72,63 mg, respectivamente. A ordem de acúmulo foi: Fe > Mn > B > Cu > Zn. Os maiores teores de Cu estão nos frutos e nas folhas, o de Zn nas raízes, Mn nas folhas e nos ramos, Fe nas raízes e B nas folhas. Não foi observada nenhuma diferenciação nos teores foliares entre os micronutrientes avaliados. Os teores B não se diferenciaram nos compartimentos analisados entre os materiais genéticos. As folhas apresentaram maiores conteúdos de Mn e B, o caule apresentou maiores conteúdos de Cu e Zn e as raízes apresentaram maiores conteúdos de Fe. Os materiais genéticos de cafeeiro Conilon estudados apresentaram uma taxa de acúmulo diário de matéria seca de 4,0572 g planta-1 dia-1 e as taxas de acúmulo diário de micronutrientes (Cu, Zn, Mn, Fe e B) de 0,0470 mg planta-1 dia-1, 0,0463 mg planta-1 dia-1, 0,4638 mg planta-1 dia-1, 0,9805 mg planta-1 dia-1 e 0,1128 mg planta-1 dia-1, respectivamente. As maiores taxas de acúmulo anual vegetativa para os micronutrientes foram observadas nas folhas, com exceção do Fe, que apresentou as maiores taxas de acúmulo nas raízes. A maior taxa de acúmulo anual de matéria seca vegetativa foi verificada no Robusta Tropical e nos clones 23 e 120, e a menor taxa de acúmulo anual de matéria seca no Clone 14. Aos 4 anos de idade, a maior parte do total de matéria seca acumulada foi alocada no caule (50%), seguido pelos frutos (19%), folhas (16%), ramos (9%) e raízes (6%). Palavras-chave: Café Conilon. Nutrição mineral. Proporção.

Orientador: Celso Pinto Ferraz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-07-23T04:54:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_JoseOtavioda_M.pdf: 5535909 bytes, checksum: 6bc3f5c998a78209c42c0bfa80557f71 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Esta dissertação apresenta as características gerais da indústria de mineração e as especificidades da indústria do ouro. São apresentados os diferentes tipos de depósitos e de processos de produção, através dos quais o ouro é produzido, buscando ilustrar as variações que os elementos do custo de produção podem ter para cada situação. Além disso, são apresentadas as principais variáveis endógenas e exógenas que influenciam o mercado, provocando oscilações nos preços. Em seguida, através dos dados dos balanços (ativo e passivo) e demonstrativos de resultados, é feita a análise econômico-financeira comparativa para o período 1991-1995, de cinco empresas: Barrick Gold Corporation(Canadá), Elandsrand Gold Mining Limited (África do Sul), Mineração Morro Velho Ltda. (Brasil), Newcrest Mining Limited (Austrália) e Newmont Mining Corporation (Estados Unidos), empresas que se dedicam exclusivamente à mineração de ouro em países com certa tradição. Foram realizadas a análise convencional (vertical e horizontal) , tendo como referência os indicadores de vendas brutas, custos, lucro líquido, liquidez corrente, grau de endividamento, rentabilidade do patrimônio líquido, retomo dos investimentos, margem operacional e margem líquida e a análise pelo modelo Fleuriet que enfoca o capital de giro, as necessidades do capital de giro, o saldo de tesouraria e o "efeito tesoura" . O estudo aponta em seu desenvolvimento que, das empresas selecionadas, o destaque de melhor desempenho, no aspecto econômico e financeiro, está associado à combinação de baixo custo operacional e reservas com alto teor, características intrínsecas ao depósito mineral e a existência de programas de hedge para proteção contra as instabilidades adotada pela administração da empresa / Abstract: This dissertation presents the general characteristics of the mineral industry and the specifications of gold industry. Different kinds of deposits and production procedures are shown through which gold is producted, trying to demonstrate the variations that the elements of production cost may have for each situation. Besides, the main endogenous and exogenous variables are shown, influencing the market, and causing oscillations in the prices. Afterwards, through the balance data (asset and liability) and statement of results the comparative economic and financial analysis of five companies is done for the 1991-1995 period : Barrick Gold Corporation (Canada), Elandsrand Gold Mining Limited (South Africa), Mineração Morro Velho Ltda. (Brazil), Newcrest Mining Limited (Australia) and Newmont Mining Corporation (USA), are companies that lead exclusively with gold mining in countries which have certain tradition. The conventional analysis (vertical and horizontal) was done, having as references the gross sales indicators, cost, net profits, current liquidity, levei debt, net worth profitability, investment retum, operacional and liquid margin and through the analysis by Fleuriet method which points out the working capital, the working capital necessities, the treasury balance and li treasure effect". The study shows in its development that, among these selected companies, the best performance, in the economical and financial aspect, is associated to the combination with the low operational cost and high grade reserves, characteristics of the mineral deposit as well as the fact of existing the hedge program for protection against the instability used by the administration of the company / Mestrado / Administração e Politica de Recursos Minerais / Mestre em Geociências

A Jazida de Mármore de Quixaba, no Piauí, era de economicidade controvertida para cantaria em vista do fraturamento do maciço e das impurezas da rocha aflorante. Investigações sobre a litologia, estrutura e geomorfologia da área mostraram que essas feições são notáveis nos afloramentos, com fortes expressões topográficas locais, enquanto que nas porções baixas do corpo de rochas carbonáticas ocorrem rochas maciças e puras. Neste trabalho são discutidos os condicionantes geológicos, petrológicos e geomorfológicos identificados e os critérios de prospecção e caracterização tecnológica aplicados ao desenvolvimento e aproveitamento da jazida. A grande variedade química de rochas, com propriedades físicas semelhantes, industrializadas e comercializadas por profissionais de formação geocientífica, tem motivado o uso de termos ambíguos que dificultam o cômputo de dados e a avaliação do desempenho econômico do setor das cantarias. Como contribuição ao estabelecimento de uma nomenclatura clara e precisa é apresentada uma classificação das rochas para a construção civil que correlaciona conceitos petrológicos, industriais e comerciais. Ainda à luz de poucos e esparços dados disponíveis, é feita uma análise do mercado nacional e internacional do mármore como pedra de cantaria. / not available