Produção -ROM (2008): 14,8 milhões t SC (64%)

Transcrição

1 Rede Carvão Rede de Pesquisa Desenvolvimento e Inovação do Carvão Mineral Projeto Backfill Seminário da Rede Carvão 13 a 15 de Abril de 2010 Porto Alegre/RS BRASIL

2 Indústria do carvão no Brasil Recursos: 31,7 bilhões t Produção -ROM (2008): 14,8 milhões t SC (64%) Carvão Vendável (2008): 6,7 milhões t RS (51%) Companhias: 13 (1 estatal RS: PR 01; SC 10; RS 02) Número de empregos (2008): pessoal (diretos) Mercado (2007): 82,17 % Geração de energia elétrica Faturamento Bruto (2008): R$ 784 milhões

3 VISÃO Viabilizar e apoiar o uso sustentável do carvão nacional para atender a crescente demanda de energia do país 3

4 Gaseificação, UCG, Termeletricidade, Coque, PCI, Metano Carvão Nacional Geologia & Mineração Gás CCGS Gás / Líquidos Energia & eletricidade Coque Metalurgia Aço Alcatrão Carboquímica Produtos Químicos Sulfato de Amônia Fertilizantes Agricultura Cinzas Cimento Construção Recuperação Ambiental Backfill & Outros usos

5 DADOS DO PROJETO Projeto: Aproveitamento do Carvão da Camada Bonito em Santa Catarina Área Prioritária da Rede Carvão: Produção/Lavra de minas Justificativa: Necessidade de estudar a utilização de enchimento (backfill) de galerias e painéis de lavra de carvão com rejeitos finos e grossos ou misturas de rejeitos com outros materiais (incluindo cinzas de termelétrica), com objetivo de estabilização do maciço rochoso, principal condicionante para viabilizar a lavra em subsolo na Camada Bonito, e redução do impacto ambiental pela diminuição da deposição de rejeitos em superfície.

6 DADOS DO PROJETO FINANCIAMENTO: Rede Carvão e SIECESC REDE CARVÃO R$ (73.4%) Equipamentos laboratório: R$ ,00 Outros Serviços Pessoa Jurídica: R$ ,00 Ensaios laboratoriais: R$ 9.500,00 Passagens nacionais i e internacionais i i e diárias: i R$ , Material de Consumo: R$ 2.000,00 01 Bolsa DTI - 2: R$ ,88 SIECESC R$ ,00 (26.60%) Serviços de terceiros consultoria: R$ ,00 PRAZO: 24 meses PARTICIPANTES: Mineradoras SC, RS e PR; UFRGS LTM, LPM, LEAMET

7 DADOS DO PROJETO Instituições REDE CARVÃO Sind. da Ind. da Extr. de Carvão do Estado de Santa Catarina - SIECESC Fundação Luiz Englert UFRGS FLE Associação Beneficente da Indústria Carbonífera de Santa Catarina - SATC Silesian University of Technology Associação Brasileira de Carvão Mineral ABCM Equipe André Cezar Zingano José Carlos Franco Costa Cleber José Baldoni Gomes Jair Carlos Koppe Jan Palarski Luciane Garavaglia Márcio Zanuz Rodrigo Luis Karas Mirlene Meis Amboni Roberto Romano Neto Tais Renata Camara (IC) Luiz Antonio Pretto Menezes (DTI-2)

8 CONCEITO e VANTAGENS BACKFILL refere-se a qualquer material colocado nos vazios de minas subterrâneas, afim de aumentar a estabilidade estrutural da mina (Grice A. 1998, The 2nd Annual Summit Mine Tailings Disposal Systems, Brisbane). MELHORA NA ESTABILIDADE ESTRUTURAL DA MINA COM POTENCIAL DE AUMENTO NA RECUPERAÇÃO DE LAVRA DIMINUIÇÃO DE IMPACTOS AMBIENTAIS CAUSADOS PELA DISPOSIÇÃO DE REJEITOS EM SUPERFÍCIE

9 BACKFILL MUNDO ESTADOS UNIDOS CANADA POLÔNIA AFRICA DO SUL BRASIL BRASIL ANGLO GOLD MINE CRIXÁS - GO NITROQUÍMICA (GRUPO VOTORANTIM) RIO FORTUNA - SC VALE TAQUARI VASSOURAS-SE CARAÍBA - Bahia

10 TIPOS ROCK - FILL 100 % DE SÓLIDOS TRANSPORTADO ATRAVÉS DE CAMINHÕES OU CORREIAS TRANSPORTADORAS E ESPALHADO COM CARREGADEIRAS E TRATOR DE ESTEIRA HYDRAULIC FILL 70 A 80 % DE SÓLIDOS TRANSPORTADO ATRAVÉS DE TUBULAÇÃO COM OU SEM A UTILIZAÇÃO DE BOMBEAMENTO NÃO EXIGE GRANDE INFRA-ESTRUTURA PASTE FILL MAIOR COESÃO UTILIZA CIMENTOS E/OU AGLUTINANTES CONCENTRAÇÃO DE SÓLIDOS 80% NECESSIDADE DE CONSTRUÇÃO DE PLANTA DE PREPARAÇÃO

11 CONSIDERAÇÕES SOBRE OS MATERIAIS REJEITO DA LAVRA; REJEITOS DA PLANTA DE BENEFICIAMENTO; CINZAS LEVES E PESADAS; CASCALHO, AREIA, BRITA; OUTROS MATERIAIS. DISPONIBILIDADE DE MATERIAL DISTÂNCIA DE TRANSPORTE CUSTO DE IMPLANTAÇÃO DA TÉCNICA COMPORTAMENTO DO BACKFILL EM SUBSOLO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DO MATERIAL

12 CONSIDERAÇÕES SOBRE OS MATERIAIS CINZAS DE TERMELÉTRICA

13 BACKFILL OBJETIVOS Desenvolver uma alternativa para disposição de rejeitos do beneficiamento de carvão; Estudar possíveis misturas com outros materiais considerados rejeitos de outros processos industriais (principalmente cinzas de carvão), sob o ponto de vista técnico e econômico; Evitar o desencadeamento de processos de desagregação de pilares e, com isso, garantir a sua estabilidade d a longo termo; Estudar a utilização da técnica para o enchimento de minas ativas e também de minas já fechadas, como alternativa para o fechamento de bocas de minas abandonadas e como medida mitigadora a eventos de subsidência em superfície.

14 BACKFILL ATIVIDADES Realizar caracterização de materiais e misturas para enchimento; Classificar o maciço rochoso e determinar as propriedades p geomecânicas do maciço rochoso que forma o sistema piso-pilar-teto para as minas que farão parte da pesquisa; Estimar o comportamento de longo prazo do maciço rochoso e do backfill durante e após o enchimento das galerias; Determinar qual o processo de enchimento mais adequado para as condições das minas em estudo; Estudar a longevidade d de pilares nas camadas Barro Branco, Bonito e Irapuá com e sem os enchimentos; Desenvolvimento de dispositivos para o monitoramento remoto de cavidades subterrâneas com preenchimento.

15 BACKFILL REALIZADO 2009 Revisão bibliográfica e análise das informações de experiências de campo nas carboníferas Catarinense e Rio Deserto; Definidos os ensaios necessários para a realização da caracterização (física, química, mineralógica e mecânica) dos materiais utilizados para compor a mistura de backfill; Realizados ensaios laboratoriais com os materiais (rejeitos do beneficiamento de carvão e cinzas) disponíveis para utilização no backfill; Realizados ensaios laboratoriais dos corpos de prova confeccionados com os rejeitos e cinzas, utilizando várias composições; Adquiridos equipamentos para o laboratório da SATC (Labsolos) e do osoftware de modelagem SURPAC da GENCOM.

16 BACKFILL LabGEO Preparação de misturas; Ensaios de permeabilidade e infiltração Ensaios de compactação Slump Test

17 BACKFILL LabGEO Ensaios de Compressão em Solos

18 BACKFILL ENSAIOS e RESULTADOS Realizados ensaios em sete composições diferentes; Misturas com rejeitos graúdos, rejeitos finos, cinza pesada, cinza leve, cal e cimento; Utilização da prensa Controls, totalmente automatizada, financiada pela Rede Carvão, com resultados mais confiáveis que a anterior; Realizados ensaios de massa específica aparente, porosidade aparente e absorção de água aparente nas amostras que apresentaram melhores resultados de resistência à compressão.

19 BACKFILL ENSAIOS e RESULTADOS ENSAIOS GRANULOMÉTRICOS ENSAIOS DE SEDIMENTAÇÃO FINOS E GROSSOS

20 BACKFILL ENSAIOS e RESULTADOS ENSAIOS DE SOLUBILIZAÇÃO E LIXIVIAÇÃO ENSAIOS DE NEUTRALIZAÇÃO

21 BACKFILL ENSAIOS e RESULTADOS ENSAIOS DE COMPRESSÃO

22 BACKFILL ENSAIOS e RESULTADOS Realizados ensaios lixiviação, necessários para avaliar o potencial de liberação dos constituintes dos resíduos para o meio ambiente; Para o ensaio de lixiviação foram encaminhadas as amostras com melhores resultados nos ensaios de compressão ( Amostra 1 e Amostra 2a); Realização de ensaio de compactação em uma amostra de R1, R2 e R3, na mesma proporção da geração destes rejeitos no lavador.

23 BACKFILL ENSAIOS e RESULTADOS Melhores resultados obtidos com as composições 1 2a e 2b que Melhores resultados obtidos com as composições 1, 2a e 2b que foram encaminhadas a ensaios de porosidade, permeabilidade e massa específica aparente.

24 BACKFILL ENSAIOS e RESULTADOS Ensaio de compactação em composição de R1, R2 e R3 Amostra R1, R2, R3 Amostra 2a

25 BACKFILL ENSAIOS e RESULTADOS Resultados obtidos - Amostra 1 e Amostra 2a Amostra Massa específica aparente a seco ρa sec (kg/m³) Massa específica aparente saturada ρa sat (kg/m³) Porosidade aparente ηa Absorção de água aparente αa 1 1,30 1,47 16,99 13,06 2a 1,15 1,33 17,62 15,27 Melhores resultados apresentados pela Amostra 1. N f d t ã d t A t 1 di ã d l Na fase de saturação das amostras, a Amostra 1, sem adição de cal, apresentou rápida precipitação de compostos de ferro.

26 BACKFILL ENSAIOS e RESULTADOS Determinação de massa específica Amostras na etapa de saturação Amostra 1 Amostra 2a

27 BACKFILL TESTES PILOTO CARBONÍFERA CATARINENSE INDÚSTRIA CARBONÍFERA RIO DESERTO

28 BACKFILL NA CARBONÍFERA CATARINENSE

29 BACKFILL NA CARBONÍFERA CATARINENSE Preenchimento Mecânico (rock-fill) rejeitos grossos; Preenchimento Hidráulico (hydraulic-fill) rejeitos finos; Barricadas com alvenaria; Drenagem até aparecimento de sólidos suspensos.

30 BACKFILL NA CARBONÍFERA CATARINENSE Dados sobre a operação: Volume por viajem, m³ 7,9 Tempo de trajeto, min 15 Média de viajens, dia 10 Volume diário depositado, m³ 79 Volume diário necessário, m³ 1000

31 BACKFILL NA CARBONÍFERA CATARINENSE Configuração atual dos pilares nas regiões Configuração atual dos pilares nas regiões mineradas em preenchidas com rockfill

32 BACKFILL NA CARBONÍFERA CATARINENSE Características físicas do local e matérial de rockfill Cobertura, 65 m Largura de 12 pilar, m Largura de 4 galeria, m Altura total 3,1 da camada, m Tamanho 25,4 máximo de partículas, mm

33 BACKFILL NA CARBONÍFERA CATARINENSE Configuração atual dos pilares nas regiões mineradas e preenchidas 1,60 m

34 BACKFILL NA CARBONÍFERA CATARINENSE Configuração atual dos pilares nas regiões mineradas

35 BACKFILL NA CARBONÍFERA RIO DESERTO Início das atividades de estudo: Setembro 2008 Alternativa para o depósito de rejeitos Avaliação química Construção do poço Início dos trabalhos com Backfill

36 BACKFILL NA CARBONÍFERA RIO DESERTO Modelo físico: subsolo mina Barro Branco Caixas de alvenaria (60 cm x80cmx170cmou100 cm x 80 cm x 170 cm) com 1 e 1,6 ton de rejeito R1 e R2 Resultados analisados não mostraram deterioração na qualidade da água.

37 BACKFILL NA CARBONÍFERA RIO DESERTO Poço de 17 (43 cm) entrada do material na mina Transporte numa distância de 60m com carregadeira e disposição com trator de esteiras ; Custo R$ 5,20/t 600 t/dia (picos de t/dia) em turno 10 h por dia (7 as 17h). Custo fechado para disposição de t Custo de deposição na superfície é de R$ 2,86/t.

38 BACKFILL RESULTADOS 2009 Os estudos realizados até o presente momento indicaram que os rejeitos mais adequados à utilização em backfill são aqueles com geração recente, nos quais ainda não ocorreu a acidificação decorrente dos processos de oxidação da pirita. Foram identificados os parâmetros operacionais e ambientais, bem como os custos de enchimento dos testes realizados nas carboníferas Rio Deserto e Catarinense. Foram determinados os parâmetros básicos para a definição das misturas a serem utilizadas nos testes de campo e definidos os valores de resistência dos corpos de prova; Foram identificadas metodologias para mistura, análise e ensaio de corpos de prova de misturas para backfill; Foram identificadas metodologias para o monitoramento de áreas com enchimento nosubsolo deminasdecarvão;

39 BACKFILL RECURSOS APLICADOS Desembolso 2009: Recursos do SIECESC R$ ,57 57 Recursos da REDE CARVÃO (software, análises de laboratório, passagens e diárias nacionais) R$ ,16 Recursos da REDE CARVÃO (bolsa DTI 2) R$ ,96 96

40 BACKFILL PREVISTO 2010 Ensaios de lixiviação (cinéticos) com os corpos de prova rompidos na UFRGS (Porto Alegre); Execução de reuniões de divulgação dos resultados do projeto e apresentação no seminário da REDE CARVÃO; Operacionalização do laboratório de backfill na SATC; Definiçãodamisturascomfinosegrossosderejeitosecinzas,com e sem cimento, com e sem cal, Modelagem numérica dos efeitos do backfill nos pilares da mina; Projeto para implantação de teste piloto em mina de carvão; Visita de minas de carvão no exterior com aplicação de backfill.

41 BACKFILL RECURSOS A SEREM APLICADOS Previsão 2010: Recursos do SIECESC R$ ,00 Recursos da REDE CARVÃO (análises de laboratório, material de consumo, passagens e diárias nacionais e internacionais) R$ ,16655 Recursos da REDE CARVÃO (bolsa DTI 2 ) R$ ,57

42 Obrigado Cleber J. B. Gomes