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
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
- 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
• 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
Camadas superiores, Camada Banco Louco e CCS e CCI (parcial)
CCI (parcial) e camadas inferiores
Ambientes Deposicionais e
Análise Estratigráfica
Fácies Associação de fácies Sub-sistema Deposicional Sistema Geometria das camadas
Conglomerado suportado pela
matriz (Gm), Diamictito (D) A Leques Aluviais Aluvial - Arenito com estratificação
cruzada acanalada ou planar (St) B Canal
Fluvial
- Diamictito (D), Siltito Linsen(Ml),
Siltitos, siltitos carbonosos e
carvão (CC) C Planície de Inundação Delgadas e descontínuas. Incluem as camadas inferiores Siltitos, siltitos carbonosos e
carvão (CC), Siltito Linsen(Ml) D Laguna Barreira – Laguna Espessas e contínuas. Incluem as camadas superiores, BL, CCS e CCI Arenito com estratificação
cruzada acanalada ou planar (St) E Barreira Litorânea - Arenito com estratificação
cruzada de baixo ângulo (swash
cross stratification) (Ss) F Foreshore
Marinho Raso dominado por
ondas
- Arenito com acamadamento
flaser (Sf) G
Shoreface
Superior - Arenito com acamadamento
wavy (Sw) H Médio - Siltito Linsen(Ml), Siltito linsen
com climbing ripples (Ms) I Inferior -
Análises Petrográficas e
Químicas
Fluxograma de processamento de amostras
METODOLOGIA
• 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)
METODOLOGIA
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.
Fotomicrografia de vitrinita associada com
matéria mineral e inertinita, em luz branca, na camada S4 do furo F-364-MVII, amostra 09-002, 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 09-002, 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 09-002, profundidade entre 18,05 e 18,47 m.
RESULTADOS
Mínimo Camada Máximo Camada
Espessura média (m) 0,25 S7 1,44 S2
Teor médio de Cinzas
(% em peso) 38,7 S3 55,2 S9
Teor médio de Matéria
volátil (%) 17,3 S8 23,4 I3
Teor médio de enxofre
(%) 0,92 S9
4,71
S2
Poder Calorífico médio
(cal/g 1844 S9 3227 S2 Conteúdo médio de inertinita (%vol) 16,4 I3 44,6 BL Valor médio da Reflectância (Rrandom%) 0,38 S2 0,42 BL, I5
Classificação de carvão segundo o percentual de cinzas. Fonte: International Classification of in-coal seams, (1998) Modificado
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.
• 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 1844 – 3227 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.
ENSAIOS DE
REATIVIDADE
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 não-isotérmicos): termobalança Netzsch STA409C;
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Curvas de reatividade em função da temperatura:
Temperaturas características de combustão e reatividade máxima das camadas do Furo 364 - as retas são linhas de tendência.
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.
Caracterização para
futuro beneficiamento
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.
• 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.
• ANÁLISE DENSIMÉTRICA:
AMOSTRAGEM E METODOLOGIA
CARACTERIZAÇÃO DAS AMOSTRAS:
CARACTERIZAÇÃO DAS AMOSTRAS:
• 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 afunda-flutua.
• ANÁLISE IMEDIATA E ELEMENTAR:
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.
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.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
CURVAS DE LAVABILIDADE – TEOR DE CINZAS:
RESULTADOS E DISCUSSÃO
CURVAS DE LAVABILIDADE – TEOR DE CINZAS:
RESULTADOS E DISCUSSÃO
CURVAS DE LAVABILIDADE – TEOR DE ENXOFRE TOTAL
RESULTADOS E DISCUSSÃO
CURVAS DE LAVABILIDADE – TEOR DE ENXOFRE TOTAL
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.
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.
