Dessulfurização, redução do potencial de geração de drenagem ácida e aproveitamento em solos fabricados dos rejeitos de carvão mineral da Região Carbonífera de Santa Catarina
Fecha
2020Autor
Co-director
Nivel académico
Doctorado
Tipo
Materia
Resumo
A mineração de carvão no Brasil ocorre no sul do país e normalmente, para obter padrões requeridos em plantas termoelétricas, o carvão ROM (“Run-of-Mine”) é submetido ao processamento mineral para elevar o grau de pureza do material carbonoso. O processamento gera um rejeito rico em matéria mineral, predominantemente composto por silicatos e sulfeto de ferro. Devido ao grande volume gerado, a disposição dos rejeitos demanda grandes áreas, provoca alterações na paisagem e pode causar a geração d ...
A mineração de carvão no Brasil ocorre no sul do país e normalmente, para obter padrões requeridos em plantas termoelétricas, o carvão ROM (“Run-of-Mine”) é submetido ao processamento mineral para elevar o grau de pureza do material carbonoso. O processamento gera um rejeito rico em matéria mineral, predominantemente composto por silicatos e sulfeto de ferro. Devido ao grande volume gerado, a disposição dos rejeitos demanda grandes áreas, provoca alterações na paisagem e pode causar a geração de Drenagem Ácida de Minas (DAM). A DAM decorre de um processo de oxidação dos minerais sulfetados (principalmente a pirita – FeS2) pela reação com o oxigênio e água. O efluente é caracterizado pela elevada acidez, alta concentração de metais e sulfatos, causando sérios problemas ambientais. No Brasil, a região sul de Santa Catarina (SC) apresenta uma grande área com solos, corpos hídricos superficiais e subterrâneos altamente impactados pela DAM. Neste contexto, o objetivo do trabalho foi investigar os benefícios da separação da pirita (método de isolamento de sulfetos) e a consequente redução no potencial de geração de acidez do material remanescente. Ainda, avaliou-se o uso da fração dessulfurizada como substrato para crescimento vegetal. O beneficiamento gravimétrico foi realizado em densidades de corte adequadas à separação da pirita dos demais minerais presentes nos rejeitos, conforme curvas de separabilidade dessimétricas obtidas. A partir disso, três artigos foram desenvolvidos com as seguintes ênfases: i) apresentar os benefícios ambientais da dessulfurização dos rejeitos de carvão para a região carbonífera de SC, considerando as camadas de carvão exploradas e o uso da fração rica em pirita; ii) avaliar os impactos da separação gravimétrica na redução do potencial de geração de DAM através de ensaios estáticos e cinéticos de predição de DAM;iii) aplicar o material remanescente como matriz mineral de um substrato para o desenvolvimento vegetal, a ser utilizado na própria recuperação de áreas degradadas da mineração. Os resultados mostram diversos benefícios que podem ser alcançados. O primeiro diz respeito ao uso da pirita como fonte de enxofre para o Brasil, uma vez que o país é deficitário nesse insumo. Considerando os dados de extração de carvão local, haveria um aumento da produção nacional de enxofre de 25% ou equivalente a 539.245 ton ano-1 de ácido sulfúrico. Em relação à fração dessulfurizada, houve a redução no teor de Spirítico de até 90% no potencial de geração de DAM, com lixiviados com menor teor de metais, sulfatos e acidez. Ainda, o reduzido teor de enxofre na fração dessulfurizada possibilitou a produção de um solo fabricado. Ao rejeito de carvão, cominuído para granulometria inferior a 2 mm, foram incorporadas dosagens pré-estabelecidas de escória de aciaria, lodo de estação de tratamento de esgoto e cinza de casca de arroz para promover condições de desenvolvimento vegetal. Experimentos indicaram resultados satisfatórios para a espécie Megathyrsus maximus var. maximus (Guinea grass), com transformação nas formas do enxofre e redução de 50% do Spirítico após o plantio. Pode-se concluir que o processo de dessulfurização dos rejeitos de carvão proporciona o aproveitamento de materiais e a redução de impactos ambientais, criando alternativas de diversificação de atividades para o setor carbonífero. Isso é consistente com o princípio de sustentabilidade no gerenciamento de resíduos, conservação de recursos naturais e o conceito de economia circular. ...
Abstract
Coal mining in Brazil occurs in south of the country and generally, to obtain standards required in thermoelectric plants, ROM (Run-of-Mine) coal is submitted to mineral processing to increase the purity of the carbonaceous material. The processing generates a waste rich in mineral material, mostly composed of silicates and iron sulfide. Due to the considerable amount produced, the disposal of the coal wastes demand large areas, causes landscape and topography modifications and can produce the ...
Coal mining in Brazil occurs in south of the country and generally, to obtain standards required in thermoelectric plants, ROM (Run-of-Mine) coal is submitted to mineral processing to increase the purity of the carbonaceous material. The processing generates a waste rich in mineral material, mostly composed of silicates and iron sulfide. Due to the considerable amount produced, the disposal of the coal wastes demand large areas, causes landscape and topography modifications and can produce the Acid Mine Drainage (AMD). AMD results from an oxidation process of sulfide minerals (mainly pyrite - FeS2) by reaction with oxygen and water. The effluent is characterized by high acidity, high concentration of metals and sulfates, which can result in serious environmental problems where it occurs. In Brazil, the southern region of Santa Catarina has a large area with soils, surface and groundwater severely contaminated by AMD. In this context, the present study investigates the benefits of pyrite separation (sulfide isolation method), resulting in a reduction of the acidity generation potential of much of the discarded material. Still, the use of the desulfurized fraction as a substrate for plant growth was evaluated. The beneficiation was performed by gravimetric procedure in cutting densities to obtain satisfactory separation of the pyrite from other minerals present in coal waste, according to desimetric separability curves. From this, three articles were developed with the following focus: i) present the environmental benefits of desulfurization of coal wastes for the SC coal region, considering the coal seams exploited and the use of pyrite fraction; ii) verify the efficiency of gravimetric separation to reduce the potential for DAM generation through static and kinetic tests of DAM prediction; and iii) use of the remaining material as a mineral matrix of a substrate for plant development, which could be used in the The first concerns the pyrite use as a source of sulfur for Brazil, since the country is deficient in this element. Considering the local extraction data, there would be an increase in sulfur national production of 25% or equivalent to 539,245 tons year-1 of sulfuric acid. Regarding desulfurization, there was a reduction in the Spiritic content and up to 90% in the potential for AMD generating, and leachate with a lower content of metals, sulfates and acidity. Furthermore, the low sulfur content in the desulfurized fraction made it possible to produce a soil-like substrate. The material was comminuted to a particle size of less than 2 mm and then, incorporated pre-established dosages of steel slag, sewage treatment plant sludge and rice husk ash to promote plant development. The experiment indicated satisfactory results for the species Megathyrsus maximus var. maximus (Guinea grass), with transformation in the forms of sulfur and 50% reduction in Spiritic after planting. It is considered that the process of desulfurization of coal wastes provides the use of materials and the reduction of environmental impacts, creating alternatives to diversify activities for the coal sector. This is consistent with the principle of sustainability, waste management, conservation of natural resources and the concept of circular economy. ...
Institución
Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e de Materiais.
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