O CARVÃO DA CAMADA BONITO INFERIOR, JAZIDA SUL-CATARINENSE: UMA CONTRIBUIÇÃO PARA A CARACTERIZAÇÃO PETROGRÁFICA, QUÍMICA E TECNOLÓGICA.

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1 O CARVÃO DA CAMADA BONITO INFERIOR, JAZIDA SUL-CATARINENSE: UMA CONTRIBUIÇÃO PARA A CARACTERIZAÇÃO PETROGRÁFICA, QUÍMICA E TECNOLÓGICA. Gustavo Simão, Priscila Lourenzi, Wolfgang Kalkreuth. LACAPETRO-Laboratório de Análise de Carvão e Rochas Geradoras de Petróleo Instituto de Geociências - UFRGS Porto Alegre, RS.

2 INTRODUÇÃO Os recursos identificados de carvão mineral na Bacia do Paraná ultrapassam 32 bilhões de toneladas. Estão localizados nos estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Paraná e São Paulo. Fonte: Süffert (1997)

3 OBJETIVOS Realização de um estudo integrado abrangendo os aspectos geológicos, propriedades químicas, propriedades petrográficas e de beneficiamento, visando avaliar o seu potencial para utilização industrial como recurso na siderurgia e na termoeletricidade.

4 A Jazida Sul-Catarinense esta localizada na margem atlântica do continente Sulamericano, no flanco sudeste do estado de Santa Catarina. Estende-se numa faixa de direção norte-sul com aproximadamente 100 km por 20 km. Fonte: Süffert (1997)

5 A área de estudo compreende a porção norte da Jazida Sul-Catarinense, nos municípios de Lauro Müller e Treviso. Fonte: Süffert (1997) Fonte: CPRM (2000)

6 A área de estudo está inserida no contexto geológico da borda sul-sudeste da Bacia do Paraná, uma bacia intracratônica disposta na parte central-leste da Plataforma Sul- Americana. Fonte: Milani (1997)

7 Fonte: Kalkreuth et al., 2010 O carvão ocorre em estratos que correspondem à unidade litoestratigráfica denominada de Formação Rio Bonito, de idade Permiana, localizada no topo da segunda sequência do Gondwana I, depositada em um ambiente Barreira-estuarino.

8 AMOSTRAGEM D Mina Lauro Muller Carbonífera Belluno

9 DESCRIÇÃO DE CAMPO Diessel (1965) Perfil Mina Bonito I Carb. Catarinense

10 METODOLOGIA

11 BENEFICIAMENTO GRAVIMÉTRICO Separação das frações orgânica e inorgânica pelo princípio da diferença de densidade. - Matéria inorgânica 2,65-5,00 g/cm³ - Matéria orgânica 1,25-1,7 g/cm³ Fonte: Hower(1994) Fonte: Ruiz 2009

12 ANÁLISES PETROGRÁFICAS Reflectância da Vitrinita (%) Realizam-se 100 medidas do poder refletor da vitrinita, e assim determinase o grau de carbonificação (Rank) do carvão. Análise de Macerais Determinação do conteúdo dos grupos de macerais e da matéria mineral do carvão através da identificação de 500 pontos. Microscópio Leica DM6000 M.

13 RESULTADOS Descrição de campo - Litotipos A camada é caracterizada por uma grande proporção de carvão impuro, lentes de pirita são comuns. Há uma tendência de enriquecimento em matéria mineral para o topo da camada. Os Litotipos dominantes são fosco (D) 30-60% e carvão bandado (BC e BD) 35-63%. Enquanto carvão bandado brilhando (BB) e brilhante (B) são raros, não ultrapassando 6%.

14 RESULTADOS Analises imediatas e poder calorífico das amostras brutas Umidade, as amostras apresentaram um valor médio de 3,6 (% em peso). Cinza, as amostras apresentaram um valor médio de 58 (% em peso). Matéria volátil, as amostras apresentaram um valor médio de 19 (% em peso). Matéria volátil livre de umidade e cinza (d.a.f), obteve-se um valor médio de 38 (% em peso). Poder calorífico superior apresentou para as amostras brutas para os pontos 1,2 e 3 valores de 2708, 2871 e 3152 cal/g. Poder calorífico livre de umidade e cinza (d.a.f), obteve-se um valor médio de 7244 cal/g.

15 RESULTADOS Reflectância da vitrinita Rrandom(%) das amostras brutas Para os Pontos 1,2 e 3, foram obtidos valores de 0,78%, 0,78% e 0,75 % respectivamente.

16 Poder Calorífico (d.a.f.) cal/g Betuminoso Alto Volátil A/B Matéria Volátil (d.a.f.) - 35,6-39,2 Vol.% Betuminoso Alto Volátil A/B Refletância da Vitrinita Rrandom (%) - 0,75-0,78 % Betuminoso Alto Volátil A/B cal/g 0,75-0,78 % 35,6-39,2 Vol.% Fonte: Taylor et al. (1998)

17 RESULTADOS Análise de macerais das amostras brutas A composição petrográfica das amostras em valores livres de matéria mineral (m.m.f.) é variável. Vitrinita 21,7-46,2 %, Liptinita 10,4-29,0 %, Inertinita 38,1-49,3 %.

18 RESULTADOS Análise de macerais das amostras brutas Fonte: Kalkreuth et. al. (1991)

19 RESULTADOS Análise de macerais das amostras brutas A) Colotelinita com semifusinita. B) Fusinita intercalada com finas lâminas de colodetrinita. C) Colotelinita e inertodetrinita associadas a esporinita. D) Fotomicrografia C sob excitação com luz de fluorescência onde podese claramente identificar os componentes do grupo da liptinita (esporinita) por sua fluorescência.

20 RESULTADOS Análise de macerais das amostras brutas E) Colotelinita e colodetrinita intercaladas a uma associação composto por esporinita e pirita. F) Mega-esporo associado a uma massa heterogênea composto por inertodetrinita, esporinita, vitrinita e argila. G) Argila com pequenos fragmentos de inertodetrinita. H) Carbonato, Colotelinita.

21 RESULTADOS Classificação Ponto 1: Médio Rank C Baixa Vitrinita Alta cinza Ponto 2: Médio Rank C Média Vitrinita Alta cinza. Ponto 3: Médio Rank C Média Vitrinita Alta cinza. Fonte: ISO 11760

22 RESULTADOS Beneficiamento gravimétrico (Afunda-flutua) Curvas de flutuados e afundados da Camada Bonito, mostrando a relação entre teor de cinza com a massa de flutuados ou afundados. Curvas densimétricas e de NGM (Near Gravity Material)

23 RESULTADOS Analises imediata das amostras beneficiadas Resultados de análise imediata em (% em peso) versus densidades de beneficiamento.

24 RESULTADOS Poder calorífico Nas amostras beneficiadas obteve-se maiores valores para a fração <1,6 g/cm³ e menores na fração >2,4 g/cm³ exceto para o ponto 1. Poder calorífico superior e d.a.f. versus densidades de beneficiamento

25 Ponto 1 Ponto 2 Ponto 3 RESULTADOS Difração de raios x Quartzo Caulinita Pirita Plagioclásio Calcita K-Feldspato Ilita Bruta X X X X <1,6 X X X 1,6-1,7 X X X X X 1,7-1,8 X X X X X 1,8-1,9 X X X X 1,9-2,0 X X X 2,0-2,2 X X X X 2,2-2,4 X X X X X >2,4 X X X X Bruta X X X X X <1,6 X X X X X 1,6-1,7 X X X X 1,7-1,8 X X X X X 1,8-1,9 X X X X X 1,9-2,0 X X X X X 2,0-2,2 X X X X X 2,2-2,4 X X X X X >2,4 X X X X Bruta X X X X <1,6 X X X X 1,6-1,7 X X X X X 1,7-1,8 X X X X 1,8-1,9 X X X X 1,9-2,0 X X X X X 2,0-2,2 X X X X 2,2-2,4 X X X X >2,4 X X X X Predomínio de: Quartzo Caulinita, Pirita. Secundariamente: Calcita, Plagioclásio, K- Feldspato e Ilita.

26 RESULTADOS Índice de inchamento livre (FSI) ASTM D Ponto 1 Ponto 2 Ponto 3 Densidades(g/cm³) Cinza (%) FSI Reativos (%) Bruta 59,5 1,0 23,7 <1,6 27,0 1,0 50,7 1,6-1,7 37,7 1,0 34,5 Bruta 59,7 1,0 25,7 <1,6 26,1 1,0 48,2 1,6-1,7 37,1 1,0 38,6 Bruta 55,9 1,0 36,6 <1,6 25,8 1,0 51,1 1,6-1,7 38,6 1,0 32,7 Reativos = Vitrinita + Liptinita + 1/3 Semifusinita. Inertes = Matéria mineral + (Inertinita 1/3 Semifusinita).

27 RESULTADOS Fusibilidade da cinza Ponto 1 Ponto 2 Ponto 3 Bruta <1,6 1,6-1,7 Argila* Quartzo* Pirita* Carbonato Argila* Quartzo* Pirita* Carbonato Argila* Quartzo* Pirita* Carbonato Os valores mais altos de fusibilidade são do ponto 3. Os valores mais baixos são do ponto 2. IT - Temperatura de deformação inicial, ST - Temperatura de amolecimento, HT - Temperatura hemisférica, FT - Temperatura de fluidez.

28 RESULTADOS Análise de macerais Porcentagem de Vitrinita (vol.% m.m.f.) versus densidades de beneficiamento. Porcentagem de Inertinita (vol.% m.m.f.) versus densidades de beneficiamento. No caso da vitrinita, ela apresenta os maiores valores de ocorrência na fração <1,6 de menor densidade. A inertinita apresenta ocorrência significativa entre os intervalos de <1,6 a 1,8-1,9 g/cm³, com os maiores valores de ocorrência na fração 1,6-1,7 g/cm³.

29 RESULTADOS Análise de macerais Porcentagem de Liptinita (vol.% mm.f) versus densidades de beneficiamento. A liptinita não apresenta nenhum tipo de padrão de conforme a densidade. Isso pode ser explicado pela natureza das partículas de liptinita, que tem como origem materiais de pequeno tamanho e que ocorrem dispersos dentro do material orgânico e inorgânico. Porcentagem de Matéria Mineral (vol.% ) versus densidades de beneficiamento. A matéria mineral apresenta os menores valores na fração de menor densidade, com o aumento progressivo da densidade sua proporção de apresenta uma tendência linear de aumento.

30 Petrografia da Camada Bonito Inferior Litotipo fosco predomina, indicando deposição durante períodos de elevado nível da água e com forte aporte siliciclástico na turfeira. Matéria mineral variando de 44 a 58 %. Inertinita como maceral mais abundante com valores indo de 38 a 49 % m.m.f. Reflectância da vitrinita com valores indo de 0,75 a 0,78 %, indicando um rank Betuminoso alto volátil B. Beneficiamento CONCLUSÕES Liberação intermediária á ruim. Menores teores de cinza obtidos na fração <1,6 g/cm³. Enriquecimento em Vitrinita na fração de menor densidade e de Inertinita entre 1,6 á 1,9 g/cm³.

31 Carvão Metalúrgico CONCLUSÕES Teor de cinzas mínimo de 26%. FSI de 1. Predominância de macerais Inertes (inertinita + 2/3 de semifusinita + matérial mineral) sobre reativos (vitrinita + 1/3 de semifusinita + Liptinita). Matéria Volátil variando de 25 a 28 % na fração nobre. A camada Bonito individualmente não apresentou frações coqueificáveis. Carvão Energético Teores de cinza ideias obtiveis no beneficiamento com um rendimento em torno de 60 % de massa. Poder Calorífico Superior máximo variando de 5891 C a 6205 C. Temperatura de deformação inicial em média de 1251 C e de fluidez em média de 1472 C e uma diferença de 221 C entre elas.

32 AGRADECIMENTOS - UFRGS - Universidade Federal do Rio Grande do Sul - Instituto de Geociências - UFRGS - FAPERGS - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do RS. - CNPq- Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - LACAPETRO - Laboratório de Análises de Carvão e Rochas Geradoras de Petróleo - UFRGS - LASID - Laboratório de Siderurgia - UFRGS - LAPROM - Laboratório de Processamento Mineral - UFRGS - LABDIFRX - Laboratório de Difratometria de Raio-X UFRGS - Carbonífera Catarinense - Carbonífera Rio Deserto - Carbonífera Belluno

33 MUITO OBRIGADO Gustavo Simão