O Carvão das camadas superiores e inferiores da jazida de Candiota - RS : uma contribuição para sua caracteização química, petrológica e tecnológica visando seu potencial na geração de energia elétrica

Abstract

A jazida de Candiota, no Estado do Rio Grande do Sul é o maior depósito de carvão do país, com reserva medida em 1,7 bilhões de toneladas. Atualmente são exploradas duas camadas de carvão com aproximadamente 2,5m de espessura cada, denominadas de “Camada Candiota Superior” e “Camada Candiota Inferior”. Estas duas camadas são mineradas pela estatal CRM. As outras camadas do depósito, S1-S9 e BL (camadas superiores) e I1-15 (camadas inferiores), não são exploradas e ainda não foram completamente caracterizadas para o uso termelétrico. Em Candiota localiza-se a usina termelétrica Presidente Médici, com capacidade de 446MW. Com a conclusão da construção da fase C da usina, que terá capacidade para 350MW a atual fornecedora de carvão para a usina terá que ampliar sua produção de carvão, que atualmente é de 1,6 milhão de toneladas/ano, sendo assim, é necessário um conhecimento de todas as camadas de carvão que constituem a jazida. Para o andamento do estudo, foram utilizadas amostras de carvão de quatro furos de sondagem realizados pela CRM em 2008. Foram identificadas 52 camadas de carvão nestes quatro furos com espessuras variando entre 0,08-1,52m, as análises petrológicas revelaram que o maceral com maior abundância é a vitrinita, com teores variando entre 4,2-56,6%, seguido pela inertinita (11,2-50%) e liptinita (2-23%). O valor médio da reflectância da vitrinita (Rrandom%) indicou um valor de 0,41Rr(%) classificando o carvão como sub-bituminoso, tipo B. Os resultados da análise imediata revelaram que 46% das amostras são classificadas conforme a norma internacional da Comissão Econômica para a Europa das Nações Unidas como carvões de categoria inferior a muito inferior (teores de cinza entre 20-50%). O teor de umidade variou de 4,1-10%. A matéria volátil apresentou resultados que variam entre 33,4-63,4% (d.a.f). A análise elementar revelou resultados de carbono (% em peso) variando entre 12,3-47,3%, hidrogênio variando entre 1,9-4,8%, nitrogênio variando entre 0,25-1,5% e enxofre variando entre 0,32-9,8%. O poder calorífico recalculado em uma base seca e livre de cinzas varia entre 3550-6786 cal/g, classificando o carvão como sub-bituminoso, tipo A. Baseado na análise de difratometria de raios x, os minerais mais abundantes no carvão são quartzo, caulinita, ilita e k-feldspato. A análise termogravimétrica em três amostras mostrou que a temperatura de início da combustão varia entre 326-331°C, com a temperatura de máxima reação variando entre 443-453°C. No processo de combustão para produção de energia elétrica são requeridos baixos teores de cinzas e umidade, baixo teor de enxofre e alto poder calorífico dos carvões. Todos os parâmetros das análises realizadas nos carvões estão em níveis perfeitamente aceitáveis para a geração de termoeletricidade.

The Candiota coalfield, located in the State of Rio Grande do Sul, is the largest coal deposit in the country, with measured reserve of 1.7 billion tons. Currently two coal seams, labeled "Candiota Superior" and "Candiota Inferior” with approximately 2.5 m thick each are exploited. These two seams are mined by government CRM. The other seams of the deposit, S1-S9 and BL (upper seams) and I1-I5 (lower seams), are largely unexplored and has not been fully characterized for use thermoelectric. In Candiota is located the Presidente Medici power plant with capacity of 446MW. With the completion of phase C, which will have capacity to 350MW, the current supplier of coal to the plant will have to expand its production, which is currently at 1.6 million tons / year, so knowledge of all the coal seams that constitute the deposit is necessary. In the present study, coal samples where taken from four drill holes made by the CRM in 2008. We identified 52 coal seams in these four holes with thicknesses ranging from 0.08 to 1.52 m, the petrological analysis revealed that the most abundant maceral is vitrinite, with levels ranging from 4.2 to 56.6%, followed by inertinite (11.2 to 50%) and liptinite (2-23%). The average value of vitrinite reflectance (Rrandom%) is 0.41 Rr (%), a rank of sub-bituminous, type B. The results of proximate analysis revealed that 46% of the samples are classified according to international standard by the Economic Commission for Europe of the United Nations as, low grade to very low grade (ash content 20-50%). The moisture content ranged from 4.1 to 10%. The volatile matter showed results ranging from 33.4 to 63.4% (d.a.f). The ultimate analysis results revealed carbon (wt%) ranging from 12.3 to 47.3%, hydrogen ranging from 1.9 to 4.8%, nitrogen ranging from 0.25 to 1.5% and sulfur content ranging from 0.32 to 9.8%. The calorific value, recalculated on a dry ash free basis, varies between 3550-6786 cal / g, ranking as sub-bituminous coal, type A. Based on analysis of x-ray diffraction, the most abundant minerals in coal are quartz, kaolinite, illite and K-feldspar. Thermogravimetric analysis of samples of seam I2 showed that the onset temperature of combustion ranges from 326-331 °C, with the maximum reaction temperature ranging between 443-453 °C. In the combustion process to produce electric power, low levels of moisture and ash, low sulfur content and high calorific value of coal are required. Results of the tests performed indicated all parameters of the coal are within acceptable levels for generating thermoelectricity.