AVALIAÇÃO TECNOLÓGICA PARA EMPREGO DO CARVÃO DA CAMADA BONITO NA GERAÇÃO TERMELÉTRICA E APROVEITAMENTO ATRAVÉS DE TECNOLOGIAS LIMPAS

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2 AVALIAÇÃO TECNOLÓGICA PARA EMPREGO DO CARVÃO DA CAMADA BONITO NA GERAÇÃO TERMELÉTRICA E APROVEITAMENTO ATRAVÉS DE TECNOLOGIAS LIMPAS Luciane Garavaglia Assessora Técnica e Pesquisadora do CTCL/SATC Luciano D. Biléssimo Faculdade SATC Cleber J. B. Gomes Assessor Técnico do SIECESC Marcelo Bzuneck Tractebel Energia S.A.

3 Localização Bonito Inferior ,52 hectares x 10 6 t (in situ)

4 Minas Ativas Área Sul Furos Mina Novo Horizonte Furos Mina 101 Furos CPRM Bonito Inferior ,60 hectares x 10 6 t (in situ) 266 furos de sondagem

5 Metodologia Am. Tipo Mina Camada CT (m) Localização 1641 ROM 1030 ROM Bonito I Bonito Inf. 2,40 E /N Beneficiado 178 ROM 1659 Beneficiado 3691 ROM 1816 Beneficiado 3G Barro Branco 3,22 E /N Fontanella Bonito Inf. 2,80 E /N ROM Lauro Müller Bonito Inf. 3,10 E /N ROM* 1865 Benef. * Cruz de Malta Bonito Inf. 3, Amostra de Canal Eixo SE2- Tr. 24 Verdinho - UM II Barro Branco 1, ROM E /N

6 Metodologia Análises Realizadas Ensaios granulométricos e densimétricos; Análise imediata; Análise elementar S pirítico, S sulfático e S orgânico; Poder calorífico superior e inferior; FSI; HGI; Análise petrográfica; Análise química das cinzas elementos maiores e traços Fusibilidade das cinzas; Reatividade com O 2 e CO 2.

7 Resultados Composição Petrográfica e Rank Camada Bonito Barro Branco N Amostra Origem ROM ROM ROM ROM Benef. ROM ROM Benef. Colotelinita 8,6 0,4 8,4 1,2 1 22,8 9 5,2 Desmocolinita 8,8 4,4 4,4 9,8 5, ,4 24,8 Vitrodetrinita 2 2 8,2 5,6 3,6 0,8 1 4,8 Vitrinita Total 19,4 6, ,6 10,2 52,6 25,4 34,8 Cutinita 4,6 3,2 3, ,4 0 0 Esporinita 4,6 2,2 0,4 6,8 13,2 4 0,2 12,8 Liptodetrinita 2,4 1 1,4 0 2, ,4 Resinita ,2 0,2 Liptinita Total 11,6 6,4 5,4 6,8 15,4 4,4 0,4 14,4 Fusinita 9,8 5, ,8 12,4 14,6 11,4 Semifusinita 15,2 3,6 6 3,8 3,8 5,5 5 3,6 Inertodetrinita 9,2 16,6 16,8 7,8 13 5,8 3,4 10,2 Macrinita 0, Secretinita 0 0, Inertinita Total ,8 23,6 42,6 23, ,2 Carbonato 0,4 0 0, ,3 0 0 Argila 26,8 37,4 40, ,6 35,4 3 Pirita 6,8 21,4 6 5,2 1,4 9,6 14,6 21,6 Quartzo 0 2 0,8 1,8 2,4 1,8 1,2 1 M. Mineral Total 34 60,8 47, ,8 19,3 51,2 25,6 R r (%) 0,85 0,67 0,75 0,67 0,69 0,64 1,21 0,58 ASTM Rank BAV A BAV B BAV B BAV B BAV B BAV C BMV BAV C

8 Amostra 1030 ROM Mina Bonito I

9 Amostra 1486 ROM Mina Lauro Müller

10 Resultados Caracterização Química Análise Imediata Análise Elementar Poder Calorífico Origem Am. Umidade (%) Cinza M.V. C.F. H C N O* S Total S Py S Sulf. S Org. PCS PCI FSI HGI Total Higrosc. (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (kcal/kg) (kcal/kg) ROM BO Benef. BO ROM BB ,93 1,82 61,76 14,69 23,55 2,11 27,90 0,49 3,15 4,59 4,53 0,04 0, , ,30 1,61 63,88 14,53 21,59 n.d. n.d. n.d. n.d. 3,90 3,57 0,04 0, n.d. 0, ,24 1,45 60,45 14,68 24,87 2,10 29,45 0,52 2,79 4,69 4,27 0,08 0, , ,27 1,70 64,03 15,91 20,06 2,06 26,15 0,53 2,83 4,40 3,89 0,02 0, , ,00* 1,91 63,92 9,88 26,20 1,88 28,28 0,61 1,08 4,23 2,78 0,00 1, ,0 n.d ,00* 1,56 44,38 11,36 44,26 2,63 49,25 0,92 0,72 2,10 1,09 0,01 1, ,0 n.d ,00* 1,57 48,70 18,49 32,81 2,79 42,62 0,76 2,84 2,29 1,90 0,01 0, ,0 n.d ,00* 1,08 43,18 19,10 37,72 3,08 50,02 0,88 0,70 2,14 1,15 0,01 0, ,0 n.d ,82 1,74 69,43 15,72 14,85 2,72 42,33 0,80 1,29 6,92 6,52 0,01 0, , ,18 1,13 64,46 14,61 20,93 1,43 29,30 0,56 0,00 5,97 5,65 0,32 0, ,0 67 Canal BB ,00* 1,31 54,39 19,00 26,61 2,51 34,77 0,64 2,67 5,02 n.d. n.d. n.d n.d. n.d. Benef. BB ,00* 1,18 41,58 25,54 32,78 3,28 46,94 0,88 4,89 2,43 1,78 0,01 0, ,0 n.d.

11 Resultados Caracterização Química Elementos maiores e traços A distribuição dos elementos maiores mostra que o carvão ROM é dominando por Al 2 O 3 e SiO 2 variando entre 11,42 a 21,30% e 33,66 e 55,70%, respectivamente; Os teores de Fe 2 O 3 variam de 7,75 a 9,63%; Elementos traços mostram enriquecimento em Cr, Mn, Zn, Rb, Sr, Zr, Ba e Pb, com valores máximos de 63,08 ppm para Ba, 43,81 ppm para Cr e 22,38 ppm para Zr; O conteúdo dos demais elementos traços mostram concentrações inferiores a 10 ppm.

12 (Thomas, 2002)

13 Fusibilidade das Cinzas O resultado da microscopia de aquecimento para as cinzas, meio oxidante (O 2 ), de carvão ROM mostra que a fusão se inicia, segundo Kitto; Stultz (2005), durante a temperatura de amolecimento (softhening T Esf.), ou seja, temperaturas variando de a C. De acordo com o gráfico de Kitto; Stultz (2005) que plota a temperatura da hemisfera e o conteúdo de Fe na forma elementar, mostrando que o trend das amostras das cinzas de carvões ROM se assemelham ao trend oxidante. A cinza do carvão Bonito pode ser classificada como betuminosa, pois atende o critério Fe 2 O 3 > CaO + MgO. A formação de cinzas na caldeira, ou seja, geração de slagging e fouling, durante o processo de queima do carvão pode ser calculada. Para o carvão ROM o slaggind index aponta médio potencial de geração, com valores entre 0,89 e 1,28. Já, o fouling index mostra baixo a médio potencial para geração com valores entre 0,15 a 0,26.

14 (Kitto; Stultz, 2005)

15 Reatividade dos Carvões Bonito e Barro Branco Testes de Combustão ao Ar As amostras de carvão foram queimadas até a temperatura de 1000 C, numa vazão de ar de 60 ml/min, a uma taxa de aquecimento de 25 C/min, com patamar de 5 minutos em 110 C para a medida da perda de umidade. A partir do perfil de combustão foram determinadas a reatividade em cada ponto, conforme a equação da taxa, e as temperaturas: Ti = temperatura inicial (de combustão do char), correspondente a 20% de Rmáx [ C]; Tp = temperatura de pico, correspondente à Rmáx [ C]; Tf = temperatura de final de queima, correspondente a 0,01 min -1 [ C]; Rmáx = Taxa máxima de reação, em base seca e isenta de cinzas [min -1 ]. Equação da taxa de reação R 1 m 0 dm dt onde, R é a reatividade ao ar em min -1, e m 0 é a massa inicial em mg (b.s., ash free)

16 Amostra Ti ( C) Tp ( C) Tf ( C) Rmáx (min -1 ) (Tf Ti) 100 BB , BO:75BB , BO:50BB , BO:25BB , BO , Amostra Cinza MV C H N O S Rr V L I (db%) (daf%) (%) (Vol %) ,70 18,49 42,62 2,79 0,76 2,84 2,29 0,69 15,0 22,6 62, ,58 25,54 46,94 3,28 0,88 4,89 2,43 0,58 46,8 19,4 33,8 db= dry base (base seca); daf= dry, ash-free base (base livre de cinzas); Vol% = volume %; MV= Matéria Volátil, Rr= Reflectância da vitrinita; V= Vitrinita; L= Liptinita; I= Inertinita.

17 A amplitude do intervalo de queima do carvão Bonito é menor (T f T i = 211), por isso a reatividade é maior. A reatividade está de acordo com o rank dos carvões beneficiados das camadas Bonito e Barro Branco.

18 O perfil de reatividade tem comportamento similar entre os carvões beneficiados das camadas Bonito e Barro Branco e suas misturas; A amostra do carvão Bonito é menos reativa ao CO 2 que o carvão Barro Branco; Provavelmente reflete as diferenças observadas nas análises químicas e petrográficas.

19 Considerações Finais A comparação da qualidade entre os carvões da Camada Bonito nas áreas norte e sul exige uma caracterização, no mínimo, com igual número de parâmetros. Para alcançar este nível comparativo serão necessárias novas campanhas de pesquisa geológica e de sondagens, as quais possibilitem a coleta de amostras representativas. A necessidade de obtenção desses dados são importantes para um entendimento sobre a camada de carvão Bonito que garantirá o sucesso de investimentos, tanto na área da mineração, como da produção energética, permitindo o emprego de tecnologias de geração limpas.

20 AGRADECIMENTOS