Joseane Oliveira¹, Karime Souza³, Maiquel Lunkes ¹, Gelsa Hidalgo², Maria Luiza Ghiggi ², Eduardo Osório², Carlos Sampaio³, Wolfgang Kalkreuth¹

Transcrição

1 Camadas Inferiores e Superiores da Jazida de Candiota, RS Caracterização Geológica, Petrológica, Química e Ensaios de Reatividade e Beneficiamento visando a Geração de Energia Elétrica Joseane Oliveira¹, Karime Souza³, Maiquel Lunkes ¹, Gelsa Hidalgo², Maria Luiza Ghiggi ², Eduardo Osório², Carlos Sampaio³, Wolfgang Kalkreuth¹ ¹Laboratório de Análise de Carvão e Rochas Geradoras de Petróleo Inst. de Geociências, UFRGS, ²Laboratório de Siderurgia Centro de Tecnologia, UFRGS, ³Laboratório de Processamento Mineral Centro de Tecnologia, UFRGS

2 OBJETIVOS - Realização de um estudo integrado das camadas superiores e inferiores da jazida de Candiota visando avaliar o seu potencial para a geração de energia elétrica baseada na: Caracterização da sucessão portadora das camadas de carvão através da aplicação dos conceitos da estratigrafia de sequências. Caracterização das camadas de carvão através de propriedades químicas e petrográficas das camadas, Ensaios de reatividade (combustão) Caracterização para futuro beneficiamento gravimétrico

3 LOCALIZAÇÃO

4 AMOSTRAGEM 8 furos de sondagem diâmetro N realizados pela CRM em 2008 distantes aproximadamente 1km um do outro. Identificadas 95 camadas de carvão, com espessuras variando entre 0,08-1,52m entre profundidades de 4 a 69 m. Camadas S2 a S9 (Superiores), BL e I1 a I5 (Inferiores). Após a coleta dos testemunhos, as camadas de carvão foram separadas e preparadas para posteriores análises químicas, petrológicas, testes de combustão e ensaios de beneficiamento

5 IDENTIFICAÇÃO DAS CAMADAS Camadas superiores, Camada Banco Louco e CCS e CCI (parcial) CCI (parcial) e camadas inferiores

6 Ambientes Deposicionais e Análise Estratigráfica

7 RESULTADOS Associação Fácies de fácies Conglomerado suportado pela matriz (Gm), Diamictito (D) Arenito com estratificação B cruzada acanalada ou planar (St) Diamictito (D), Siltito Linsen(Ml), Siltitos, siltitos carbonosos e carvão (CC) Siltitos, siltitos carbonosos e carvão (CC), Siltito Linsen(Ml) Arenito com estratificação cruzada acanalada ou planar (St) Arenito com estratificação cruzada de baixo ângulo (swash cross stratification) (Ss) Arenito com acamadamento flaser (Sf) Arenito com acamadamento wavy (Sw) Siltito Linsen(Ml), Siltito linsen com climbing ripples (Ms) Sub-sistema Sistema Deposicional Geometria das camadas A Leques Aluviais Aluvial - C D Canal Planície de Inundação Laguna Fluvial Barreira Laguna - Delgadas e descontínuas. Incluem as camadas inferiores Espessas e contínuas. Incluem as camadas superiores, BL, CCS e CCI E Barreira Litorânea - F Foreshore Marinho Raso G Superior - dominado por ondas H Shoreface Médio - I Inferior - -

8 RESULTADOS

9 RESULTADOS

10 Análises Petrográficas e Químicas

11 METODOLOGIA Fluxograma de processamento de amostras

12 METODOLOGIA ANÁLISES PETROLÓGICAS E QUIMICAS: Rank estabelecido pelas medidas da reflectância da vitrinita Composição petrográfica determinada pela análise dos macerais conforme ICCP Análise imediata (umidade, cinzas, matéria volátil) Análise elementar (C,H,N, S) Poder calorífico (cal/g)

13 RESULTADOS Diagramas ternários mostrando: A) a composição petrográfica dos grupos de macerais nas camadas superiores e Banco Louco; B) a composição petrográfica dos grupos de macerais nas camadas inferiores. Os valores representados mostram valores médios das camadas. S2-S9= camadas superiores; BL=camada Banco Louco; I1-I5= camadas inferiores.

14 RESULTADOS Fotomicrografia de vitrinita associada com matéria mineral e inertinita, em luz branca, na camada S4 do furo F-364-MVII, amostra , profundidade entre 18,05 e 18,47 m. Fotomicrografia de uma área enriquecida em inertinita, em luz branca, na camada S4 do furo F-364-MVII, amostra , profundidade entre 18,05 e 18,47 m Fotomicrografia preto e branco de liptinita (esporinita, resinita, liptodetrinita), mostrando fluorescência com o filtro luz azul de excitação, na camada S4 do furo F-364-MVII, amostra , profundidade entre 18,05 e 18,47 m.

15 RESULTADOS Mínimo Camada Máximo Camada Espessura média (m) 0,25 S7 1,44 S2 Teor médio de Cinzas (% em peso) Teor médio de Matéria volátil (%) 38,7 S3 55,2 S9 17,3 S8 23,4 I3 Teor médio de enxofre (%) 0,92 S9 4,71 S2 Poder Calorífico médio (cal/g 1844 S S2 Conteúdo médio de inertinita (%vol) Valor médio da Reflectância (Rrandom%) 16,4 I3 44,6 BL 0,38 S2 0,42 BL, I5

16 RESULTADOS Classificação de carvão segundo o percentual de cinzas. Fonte: International Classification of in-coal seams, (1998) Modificado

17 CONCLUSÕES Ambiente deposional e Estratigrafia das camadas. Base da Seção conglomerados e arenitos, sistemas de leques aluviais e fluviais. Formação das camadas de carvão inferiores (finas e descontínuas) no inicio do TST da sequência 2. Porção Mediana da Seção ambiente barreira-laguna, com as camadas CCS e CCI (espessas e contínuas) no final do TST da seqüência 2; e as camadas superiores no TSNA da seqüência 2 e no TSNB da seqüência 3 (finas e descontinuas). Topo da seção sedimentos marinhos (sem desenvolvimento de carvão). Sendo assim, observa-se controle estratigráfico na geometria e disposição das camadas de carvão.

18 CONCLUSÕES Análises Petrográficas Dominância em geral da vitrinita, Camadas S8, S9 e BL com inertinita ( > 50%). MM (13,6 66 %), argilominerais, quartzo e pirita. Rrandom média de 0,40 % Rrandom, subbetuminoso C. Análises Químicas Teor médio de Cinzas 38,7 55,2% em peso Teor médio de enxofre 0,92 4,71 % em peso Poder Calorífico cal/g Conforme a média dos teores de cinzas pela classificação internacional da Comissão Econômica para a Europa das Nações Unidas a maioria das camadas são classificadas como carvões de categoria muito inferior.

19 ENSAIOS DE REATIVIDADE

20 MATERIAIS E MÉTODOS Camadas S3, S4, S5, S6, S7, S8, BL, I1, I2, I3, I4 do furo 364 e camada I2 dos furos 369, 371 e 372 para obter o perfil vertical e horizontal da área em estudo; Testes de combustão por TGA (Testes de combustão nãoisotérmicos): termobalança Netzsch STA409C;

21 RESULTADOS E DISCUSSÃO Temperaturas características de combustão e reatividade máxima das camadas do Furo as retas são linhas de tendência. Curvas de reatividade em função da temperatura:

22 CONCLUSÕES Os testes de combustão por análise termogravimétrica indicaram diferenças de combustibilidade entre algumas camadas do furo 364; Camada BL com mais baixa combustibilidade e camada S8, com mais alta combustibilidade; Diferenças podem estar relacionadas com a composição maceral do que com a diferença de rank; No perfil horizontal da camada I2, as amostras dos furos 364, 369, 372 apresentaram mesma combustibilidade, enquanto que a do furo 371 foi levemente superior. Pode-se afirmar, que a diferença na temperatura de pico se deve a pequenas variações na composição maceral.

23 Caracterização para futuro beneficiamento gravimétrico

24 AMOSTRAGEM E METODOLOGIA AMOSTRAS: Das 66 amostras enviadas, apenas 44 foram utilizadas para os estudos de caracterização (13 camadas); Camadas: S2, S3, S4, S5, S6, S8, S9, BL, I1, I2, I3, I4 e I5.

25 AMOSTRAGEM E METODOLOGIA CARACTERIZAÇÃO DAS AMOSTRAS: ANÁLISE DENSIMÉTRICA: Redução inicial das amostras abaixo de 25,4 mm; Fração granulométrica: -25,4 +2,0 mm (Faixa A) e -2,0 +0,1 mm (Faixa B); Misturas de líquidos orgânicos tais como: xilol (0,9 g/cm³), percloroetileno (1,6 g/cm³) e bromofórmio (2,9 g/cm³), nos intervalos densimétricos de 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9; 2,0; 2,2 e 2,4 g/cm³.

26 AMOSTRAGEM E METODOLOGIA CARACTERIZAÇÃO DAS AMOSTRAS: ANÁLISE IMEDIATA E ELEMENTAR: Teores: cinzas (NBR 8289), matéria volátil (NBR 8290), umidade (NBR 8293) e carbono fixo (NBR 8299); Teores totais: enxofre (S), nitrogênio (N), carbono (C) e hidrogênio (H), utilizando o equipamento analisador elementar da marca Vario Macro, conforme as normas ASTM D5373/93 para coque e carvão; Amostras brutas e resultantes dos ensaios de afundaflutua.

27 AMOSTRAGEM E METODOLOGIA ELABORAÇÃO DAS CURVAS DE LAVABILIDADE: Amostras na Fração: -25,4 +2,0 mm (Faixa A) e na fração: -2,0 +0,1 mm (Faixa B); Curva dos flutuados, curva dos afundados, curva densimétrica e curva NGM (Near Gravity Material ); Teor de cinzas e teor de enxofre total; Curvas médias.

28 RESULTADOS E DISCUSSÃO ANÁLISE IMEDIATA E ELEMENTAR DAS AMOSTRAS BRUTAS: A usina termelétrica Presidente Médici pode operar com até 53% de cinzas e 2,0% de enxofre total; As camadas S2, S6, BL, I3, I4 e I5 atenderiam ao teor máximo de cinzas exigido pela termelétrica, apesar do alto teor de enxofre total das camadas S2, S6 e I5.

29 RESULTADOS E DISCUSSÃO CURVAS DE LAVABILIDADE TEOR DE CINZAS: FAIXA A: -25,4 +2,0 mm

30 RESULTADOS E DISCUSSÃO CURVAS DE LAVABILIDADE TEOR DE CINZAS: FAIXA B: -2,0 +0,1 mm

31 RESULTADOS E DISCUSSÃO CURVAS DE LAVABILIDADE TEOR DE ENXOFRE TOTAL FAIXA A: -25,4 +2,0 mm

32 RESULTADOS E DISCUSSÃO CURVAS DE LAVABILIDADE TEOR DE ENXOFRE TOTAL FAIXA B: -2,0 +0,1 mm

33 CONCLUSÕES As camadas BL, I3 e I4, em seu estado bruto, atendem aos requisitos máximos dos teores de cinzas (53%) e de enxofre total (2%) exigidos pela usina termelétrica Presidente Médici; As camadas S2, S6 e I5 apresentam teor de cinzas abaixo de 53%, apesar de teor de enxofre total acima de 2%; Camadas com teores de cinzas e enxofre total acima do exigido pela termelétrica, o seu uso poderia ser viabilizado por beneficiamento gravimétrico; O desempenho dependerá principalmente do valor de NGM e do corte densimétrico de cada camada; Altas recuperações mássicas teóricas das camadas, nas faixas granulométricas A e B, com baixos valores de enxofre total em qualquer corte densimétrico. No entanto, para isso, as frações mais densas não seriam consideradas.

34 CONCLUSÕES GERAIS As camadas não mineradas de Candiota apresentam potencial para o uso energético. Desta forma, é interessante para a empresa estudar com mais detalhamento a viabilidade econômica de um futuro processo de beneficiamento, possibilitando uma melhoria na qualidade do produto final e um maior aproveitamento das reservas de carvão.

35 AGRADECIMENTOS Apoio Financeiro pelo Edital MCT/CNPq/CTEnerg n. 33/2006 Combustão e Gaseificação, projeto /2006-3; Geólogo Rui Osório da CRM pela realização dos furos de sondagem; Maiquel Lunkes agradece ao CNPq pela bolsa (ITI) durante a vigência do projeto; Wolfgang Kalkreuth agradece ao CNPq pela bolsa de produtividade em pesquisa.