rochas sedimentares

5/10/2018 Rochas Sedimentares - slidepdf.com

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2. Rochas

“Rocha é um agregado natural formado de um ou maisminerais”(LEINZ,2003). Dividem-se em ígneas, metamórficas e sedimentares.

2.1 Ciclo das Rochas

O ciclo das rochas representa as diversas possibilidades de transformaçãode um tipo de rocha em outro. Os continentes se originaram ao longo do tempogeológico pela transferência de materiais menos densos do manto para asuperfície terrestre. Este processo ocorreu principalmente através de atividademagmática.

As rochas, uma vez expostas à atmosfera e à biosfera passam a sofrer aação do intemperismo, através de reações de oxidação, hidratação, solubilização,ataques por substâncias orgânicas, variações diárias e sazonais de temperatura,

entre outras. O intemperismo faz com que as rochas percam sua coesão, sendoerodidas, transportadas e depositadas em depressões onde, após a diagênese,

passam a constituir as rochas sedimentares.A cadeia de processos de formação de rochas sedimentares pode atuar

sobre qualquer rocha (ígnea, metamórfica, sedimentar) exposta à superfície daTerra.

Devido à migração dos continentes durante o tempo geológico, as rochas podem ser levadas a ambientes muito diferentes daqueles onde elas seformaram. Qualquer tipo de rocha (ígnea, sedimentar, metamórfica) que sofra aação de, por exemplo, altas pressões e temperaturas, sofre as transformaçõesmineralógicas e texturais, tornando-se uma rocha metamórfica.

Se as condições de metamorfismo forem muito intensas, as rochas podem se fundir, gerando magmas que, ao se solidificar, darão origem a novasrochas ígneas.

O ciclo das rochas existe desde os primórdios da história geológica daTerra e, através dele, a crosta de nosso planeta está em constante transformaçãoe evolução.



2.2 Tectônica de Placas

As placas tectônicas são subdivisões da crosta terrestre que se

movimentam de forma lenta e contínua sobre o manto, podem aproximar-se ouafastarem-se umas das outras provocando abalos na superfície comoterremotos e atividades vulcânicas. Tais movimentos ocorrem pelo fato dointerior terrestre ser bastante aquecido fazendo com que as correntes deconvecção (correntes circuladas em grandes correntes) determinem a forma deseus movimentos. Quando as correntes são convergentes elas se aproximam ese chocam sendo motivadas pela menor densidade das placas oceânicas emrelação às placas continentais, sendo que a placa oceânica é engolida pelacontinental, porém quando são divergentes elas se afastam fazendo com que as

placas se movimentem em direção contrária, perdendo calor.

As placas convergentes se colidam de forma que uma se coloca embaixoda outra e então retorna para a astenosfera. As placas divergentes se afastam

pela criação de uma nova crosta oceânica, pelo magma vindo do manto.

A princípio, há aproximadamente 240 milhões de anos, havia somenteduas placas: Laurásia e Gondwana e essas com o decorrer do tempo sofreramtransformações que as dividiram em várias e diferentes partes. Hoje existemvárias placas menores e quatorze principais, são elas: Placa Africana, Placa daAntártida, Placa Arábica, Placa Australiana, Placa das Caraíbas, Placa deCocos, Placa Euroasiática, Placa das Filipinas, Placa Indiana, Placa Juan deFuça, Placa de Nazca, Placa Norte-americana, Placa do Pacífico, Placa deScotia e Placa Sul-americana.



3. Rochas Sedimentares

São rochas formadas pelos sedimentos oriundos da ação física e químicados agentes do intemperismo sobre rochas pré-existentes.

3.1 Processo de formação (intemperismo)

Pelo intemperismo (conjunto de processos que ocasionam adesintegração e a decomposição das rochas e dos minerais graças à ação deagentes atmosféricos e biológicos) são produzidos os sedimentos na área-fonte.Os agentes geológicos promovem:

-A remoção dos produtos do intemperismo, em um processo chamados deerosão;

-O transporte dos sedimentos das áreas-fonte até o local de acumulaçãodenominado bacia sedimentar;-A deposição na bacia sedimentar.

As áreas-fonte de sedimentos são todas as porções elevadas da superfícieda Terra. As bacias sedimentares são porções deprimidas da superfície do

planeta, que sofrendo subsidência, são capazes de acumular sedimentos.

Após a deposição nas bacias sedimentares os sedimentos são litificados,isto é, convertidos em rochas, por um conjunto de processos chamado diagênese.A diagênese inclui:

-compactação dos sedimentos e expulsão de água;

-precipitação de minerais nos poros, causando a cimentação;

-amplo espectro de reações químicas a baixas temperatura e pressões entresoluções aquosas e rocha.

3.2 Geologia Estrutural

A Geologia Estrutural é um ramo das geociências que trata da forma, doarranjo e da disposição dos corpos geológicos, dos processos de formação edeformação das rochas e do comportamento mecânico e da reologia da crosta

terrestre.A prática da Geologia Estrutural acompanha todos os ramos da Geologia,em especial a Geologia Econômica e dos Recursos Energéticos, a Geologia deEngenharia, a Hidrogeologia a Geomorfologia e a Geotectônica. Algunsconhecimentos básicos de geometria, trigonometria, geologia física e física sãonecessários para se estudar a Geologia Estrutural.

3.3 Classificação das rochas sedimentares

3.3.1 Sedimentos

Os sedimentos podem ser classificados como: detríticos, clásticos, biogênicos e químicos. E ainda como: terrígenos ou siliciclásticos, carbonáticos,vulcanoclásticos. A textura está ligada ao tipo de gênese da rocha sedimentar e



esta pode ser:

-Clástica: abrange todas rochas sedimentares de origem mecânica. Ex: arenito,siltito, argilitos, conglomerados;

-Não Clástica: compreende todas rochas sedimentares de origem química e

orgânica. Ex: calcários, antracitos, folhelhos, coquinas3.3.2 Quanto à origem

• Química

São rochas inorgânicas que se formaram pela precipitação de soluçõesquímicas nas bacias sedimentares e dividem-se em:

Rochas Calcárias: compreende depósitos calcários tais como:

Calcários Calcíferos - CaCO3;

Calcários Dolomíticos - MgCO3 > 5%;

Mármores Sedimentares;Estalactites e Estalagmites.

• Orgânica

São formadas pelo acúmulo de matéria orgânica em bacias desedimentação e dividem-se em

-Calcárias: São calcárias originadas pelo transporte CaCO3 e MgCO3 até as bacias;

-Carbonosas: a matéria orgânica se acumula nas bacias. Ex. Lentrito,

Carvão-betuminoso, Antracito - carvão mineral maturo, Argilas orgânicas.3.4 Características da rochas sedimentares

As características a serem observadas são: cor, morfologia e estrutura.

3.4.1 Cor

As cores da amostras de rochas sedimentares são sempre secundarias,isto é são posteriores a sua formação. Em geral dependem de soluções que

percorrem seus grãos ou sedimentos tingindo-os.

3.4.2 Morfologia dos corpos sedimentares:

Camadas;

Lentes;

Cunhas;

Cordões.

3.4.3 Estrutura

• Primárias: são aquelas se originadas junto com a rocha.

• Maciça: Ex: - grão de areia (quartzo), arenito.

• Marcas de Ondas: Estas marcas são preservadas pela deposição rápida desedimentos sobre as marcas de ondas impressas em arenito depositadas em



praias. Ex: arenitos, argilitos.

• Estratificação plano paralelo: As camadas se depositam na horizontal. Aidade aumenta para as camadas mais profundas. Ex: Pequenas camadas paralelasde siltito.

•

Estratificação cruzada: Os estratos são depositados discordantemente umcom os outros, o ambiente de deposicional pode ser aquático ou desértico(eólico).

• Secundárias: são aquelas originadas após a formação da rocha. Ex: falhas,fraturas, concreções, manchas com cores diversas.

3.5 Principais rochas sedimentares

• Tilito• Brecha• Calcário• Dolomito• Sílex• Arenito• Siltito ou Silte• Argilito• Conglomerado• Carvão Mineral• Xisto



4. Materiais constituintes

Os materiais constituintes das rochas sedimentares variam de acordo como tipo de rocha e a localização da jazida. Neste caso, descreveremos os materiaisconstituintes do carvão mineral que são principalmente carbono e hidrogênio.

Seus outros componentes são enxofres, nitrogênios, oxigênios e halogênios.

5. Jazidas

São depósitos minerais com valor econômico agregado. Citaremos as principais reservas mundiais e nacionais de carvão mineral.

Praticamente 90% das reservas mundiais de carvão mineral, assim comodas reservas de petróleo, encontram-se localizadas no hemisfério norte, bemcomo desertos, indicando que havia oceanos onde atualmente quatro paísesdetêm as maiores reservas:

Composição

Carbono 59,87%

Hidrogênio 3,78%

Oxigênio 7,01%

Enxofre 2,51%

Cinzas 26,83%

Total 100%

Reservas Mundiais

Rússia 56,5%Estados Unidos 19,5%

China (Ásia) 9,5%

Canadá 7,8%

Europa 5,0%

África 1,3%

Outros 0,4%

Total 100,0%

http://pt.wikipedia.org/wiki/Carbono

http://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrog%C3%AAnio

http://pt.wikipedia.org/wiki/Oxig%C3%AAnio

http://pt.wikipedia.org/wiki/Enxofre

http://pt.wikipedia.org/wiki/Cinzas

http://pt.wikipedia.org/wiki/Carbono

http://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrog%C3%AAnio

http://pt.wikipedia.org/wiki/Oxig%C3%AAnio

http://pt.wikipedia.org/wiki/Enxofre

http://pt.wikipedia.org/wiki/Cinzas



As reservas prováveis estão calculadas em 10.750 bilhões de toneladas

equivalente a carvão, sendo que uma tonelada equivalente a carvão se refere de7.000 kcal/kg de PCS. Muitos países em desenvolvimento que tem reservas decarvão mineral estão explorando para uso próprio ou para exportação, como aColômbia, principalmente quando se trata de carvão siderúrgico.

No Brasil, as principais reservas de carvão mineral estão situadas nosEstados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Paraná e São Paulo, em ordemdecrescente.

Reservas do Brasilmilhões de toneladasRio Grande do Sul 20.859Santa Catarina 1.941Paraná 179São Paulo 10Total 22.888

Ultimamente, com a descoberta da jazida da Santa Teresinha – RS, aCPRM registra reservas da ordem de 23 bilhões de toneladas, porém o Brasilimporta anualmente 12 milhões de toneladas de carvão siderúrgico, afora ocarvão vegetal usado na redução de ferro gusa, nas siderurgias.

6. Técnicas de Extração e Beneficiamento

• Técnica de extraçãoO método de lavra estabelece para cada conjunto de lavra, a abertura

simultânea de nove frentes em paralelo, onde o ciclo de operações se completa acada meia hora perfazendo doze ciclos em cada turno de 6,0 h, cujas atividadesenvolvem:(i) fixação de parafusos de teto (cavilhamento) nas câmaras onde o minério foiremovido;(ii) corte do carvão, executado com uma cortadeira com lança de 3,0 m;

(iii) perfuração para detonação, em número de doze furos por frente, horizontais,na camada total (CT) com 2,80 m de avanço;(iv) carregamento dos furos com carga de explosivos, 3,8 kg por explosivo/frente;v) espera de 10 min após o desmonte do minério, para eliminação dos gases e

poeiras;(vi) remoção e carregamento do minério realizado simultaneamente em duasfrentes, através da utilização de duas unidades de carregadores sobre esteirasloader com capacidade de carregamento de 200 t/h;(vii) transporte do minério por meio de três unidades de carros transportadorescom capacidade de 18t.

• Beneficiamento



O beneficiamento do carvão na mina Esperança é constituído dosseguintes sistemas integrados: circuito de britagem; beneficiamento do minériogrosso em jigue; beneficiamento do minério fino em hidrociclones, espiraisconcentradoras e sistemas auxiliares.

O circuito de britagem tem inicio quando o carvão bruto produzido na

mina Esperança é retomado da pilha pulmão através de um alimentador dearraste instalado em um túnel de concreto sob essa pilha. Depois é transferido para um transportador de correia que está equipado com um detector e umextrator de metais, a fim de evitar a passagem de materiais metálicos nos

britadores. Com essa etapa concluída, o carvão passa pelo processo degranulometria através de uma peneira de duplo PV-01 equipada com telas de76,2 mm e 25,4 mm. Logo após este material passa para a próxima etapa ocircuito de Jigue.

No processo de jigagem, o flutuado constitui o carvão energético (CE) esão obtidos três rejeitos; um piritoso com 7,0 a 10% de enxofre; um rejeitoargiloso e um rejeito xistoso. Esses rejeitos são descartados do circuito e o

carvão energético segue para a etapa de desaguamento, inicialmente, nas peneiras fixas, PF-01 e, finalmente, nas peneiras vibratórias PV-02, equipadascom tela de 0,6 mm de abertura. A fração retida segue para a pilha de carvãoenergético, com granulometria -32 mm e + 0,6 mm e umidade de 15%. A fraçãofina, abaixo de 0,6 mm, segue para o tanque TQ-01, onde inicia-se o

processamento de finos.O material fino mais pesado é transferido por bombeamento para o

tanque TQ-03 e daí para uma bateria de seis hidrociclones (φ 350 mm), cujooverflow é descartado como rejeito final, A fração grossa, acima de 74 μm,segue para as espirais de Humphrey, onde se obtém carvão energético fino. A

parte da polpa contendo os finos mais leves do tanque TQ-01 é transferida parao tanque TQ-02, sendo bombeada para três baterias de seis hidrociclones (φ 350mm), cujo overflow retorna como água de recirculação do processo de jigagem.O underflow, fração abaixo de 74 μm, é bombeado para o sistema dedesaguamento em peneiras circulares, com malha de 0,15 mm, onde se obtémcarvão energético fino.

Os sistemas auxiliares da usina agregados ao processamento dos finoscompreendem: o desaguamento do concentrado das espirais classificadoras. Odesaguamento do concentrado é realizado em duas peneiras vibratórias PV – 03com malha de 0,25 mm, produzindo um CE4.500, que alimenta o transportador de correia e abastece uma pilha pulmão na superfície. O passante nessas peneiras

é enviado à peneira vibratória PV - 04, cuja fração retida é descarregada notransportador de rejeito grosso do jigue cujo passante é conduzido para a baciade decantação. Os finos obtidos na decantação são retirados por draga etransportados por caminhões ao depósito de rejeitos.

Logo são por essas etapas que se dá o circuito de beneficiamento docarvão da mina Esperança.

7. Custo de DesmonteO desmonte mecânico de rochas com o uso de mineradores de superfície

pode ser aplicado nos setores de mineração, escavação de terra e construçãocivil. O uso de mineradores de superfície na mineração permite o desmonte de

rochas sem o emprego de explosivos, possibilitando a mineração em locais próximos a zonas urbanas. Essa tecnologia aplica-se na mineração seletiva de



camadas delgadas ou inclinadas produzindo fragmentos de rocha de pequenotamanho. Nas operações de escavação de terra obtêm-se taludes precisos eestáveis no corte de estradas, túneis, trincheiras, rampas, etc (Wirtgen, 2002).

Os principais benefícios alcançados na utilização de mineradores desuperfície em mineração estão relacionados com a substituição das operações de

perfuração, detonação, carregamento e britagem primária pela operação de corte,que traz as seguintes vantagens:· aumento da capacidade total do sistema· redução no custo operacional· várias operações executadas por um único equipamento possibilitando umacoordenação, planejamento, despacho e manutenção mais fáceis.

Os dados obtidos junto as empresas CIMEPAR e GEOFOCUS que estãooperando o minerador de superfície Wirtgen 2200 SM na Mina da Graça(calcáreo) em João Pessoa - PB indicam uma excelente produtividade doequipamento, obtendo-se em decorrência custos unitários reduzidos quandocomparados ao desmonte convencional com emprego de explosivos.

Os dados de testes de operação indicam uma eficiência do equipamentoda ordem de 85%, eficiência operacional de 80% e eficiência total de 70%.Como exemplo pode-se citar o teste 2 onde foram programadas 74,33 h deoperação tendo-se obtido no final 51,89 h efetivas de corte, 10,77 h de paradas

para manutenção e 11,68 h de paradas operacionais.A produção obtida no teste foi de 14.270 m³ o que nos fornece uma

performance de corte de 275 m³/h e uma produção efetiva de 431,96 ton/h. Omaterial lavrado apresenta em média uma resistência à compressão de 20 MPa eresistência à tração de 1,50 MPa (ensaios realizados na Universidade Federal dePernambuco).

Nos testes de operação na Mina da Graça foram utilizados os métodos decarregamento direto de caminhões, carregamento indireto lateral carregamentoindireto posterior tendo-se obtido o melhor desempenho com a últimaalternativa. Com esse tipo de carregamento tem-se uma produtividade média decerca de 450 ton/h no corte.

Entretanto existe a necessidade de posterior carregamento do materialdesmontado por pá-carregadeira e transporte por caminhões. Além da vantagemeconômica, o emprego desse equipamento vem viabilizando a operação em áreasanteriormente problemáticas em função da proximidade de habitações, queimpediam o uso de explosivos. Dessa forma é possível aumentar-seconsideravelmente as reservas exploráveis, a um custo extremamente

competitivo.

8. Custo de Cominuição

Os custos associados à fragmentação de minérios são função, entre outrosaspectos, da granulação requerida e acompanham o consumo de energiaespecífica. Seguindo a divisão clássica da fragmentação em operações dedesmonte, britagem e moagem, a energia específica aumenta em uma ordem demagnitude nessa seqüência. Assim, enquanto operações de desmonte de rocha,

por explosivo, consomem cerca de 0,1kWh/t, em britadores o índice eleva-se para magnitudes de 1 kWh/t, atingindo valores da ordem de 10 kWh/t em

circuitos de moagem. Em etapas conhecidas como pulverização, moagem finaou micronização, o consumo especifico pode atingir até 100 kWh/t.



A cominuição de carbonato de cálcio pode ser feita via seca, segundo asetapas de: britagem, classificação, moagem em moinho de rolos tipo Raymondou em moinhos tubulares com bolas, desde que haja cuidado especial para evitar a contaminação por ferro. Para moagem mais fina são utilizados moinhosmicronizadores ou de bolas, contudo permanecem os cuidados especiais para

evitar a contaminação por ferro.

A moagem de carbonato de cálcio natural para a indústria de papelconsidera importantes duas faixas granulométricas. A primeira, chamada grossa,na qual o produto encontra-se abaixo de 45 μm, a segunda, chamada de ultrafina,com o produto final da moagem abaixo de 10 μm. No primeiro caso, a maioria

das operações é levada a efeito em moinhos de rolos, método a seco, os quaisoperam em circuitos fechados com adequados sistemas de classificação. Nosegundo caso, ainda se empregam os moinhos de rolos. Todavia, há necessidadede vários estágios de classificação para atingir a granulometria do produto final.

Esse procedimento resulta na elevação da carga circulante da moagem,diminuindo a capacidade nominal do sistema como um todo. Com referência aométodo a úmido, os moinhos de bolas são mais eficientes na moagem a umagranulometria fina. A operação a úmido é mais complexa, todavia, pode ser empregada numa variedade de matérias-primas que, em muitos casos, prepara aalimentação da flotação. Na moagem ultrafina e a úmido de carbonato de cálcionatural, em alguns casos, há necessidade do uso de dispersante químico. Esse

garante a fluidez da polpa, melhorando a eficiência da moagem, mas deve ser avaliado o efeito desse reagente na aplicação do produto final. O material, assim



obtido, pode ser usado nas indústrias de papel, plásticos, tintas, entre outras. Emdecorrência dos mercados de papel, tinta, plástico e borracha reivindicarem

produtos cada vez mais finos, os grandes produtores de carbonato de cálcionatural passaram a investir em novos processos de moagem. Neste contexto, osistema de classificação recebe maior atenção, tanto no avanço dos circuitos,

adicionando mais estágios ao processo, como no desenvolvimento deequipamentos de classificação com melhor desempenho. O consumo de energiaaumenta significativamente para moagem em granulometrias ultrafinas. Consta-se tal fato em ambas as etapas, moagem e classificação, a esta se reserva a maior

parcela do consumo. Na área de moagem de carbonato de cálcio natural, osavanços tecnológicos são dirigidos aos sistemas de classificação a seco, onde seobservam mudanças, notadamente, na geometria dos equipamentos, com afinalidade de melhorar a diferença de pressão nos equipamentos de classificação.

Isso reduz, de forma expressiva, o consumo de energia, comparado aosistema convencional de classificação.

9. Processos Industriais

A cal ou óxido de cálcio (CaO) é um produto derivado da calcinação docalcário ou do dolomito. A cal é produzida com base em calcário com elevadoteor de cálcio ou de magnésio. Normalmente, a cal, com elevado cálcio, temmenos de 5% de MgO. Quando a cal origina-se de um calcário com elevado teor de magnésio, o produto é conhecido por cal dolomítica. Por calcinação entende-se a transformação, por efeito do calor, do carbonato de cálcio em óxido (CaO)chamado de cal ordinária, ou qualquer outro metal em óxido, aos quaisantigamente se dava o nome genérico de cal. Em geral, a calcinação ocorre emtemperatura próxima àquela de fusão do material, no caso do calcário, na faixade 900 a 1.000oC.

A fabricação de cal compreende três etapas: preparação da amostra,calcinação e hidratação. Embora a hidratação seja necessária apenas em algunscasos, deve ocorrer em conformidade com o uso do produto final. A etapa de

preparação da rocha calcária, para alimentar o forno de calcinação, implica nasoperações de lavra, britagem, peneiramento e algumas vezes lavagem, visandoobter um produto final com menores índices de impurezas. Os procedimentoscomuns são adotados para remoção da sílica, alumina e óxidos de ferro. Ofluxograma da Figura 2 ilustra com detalhes as operações de obtenção de cal.

Embora a reação reversível responsável pela calcinação e recarbonização

do calcário seja por demais estudada, além de considerada simples efundamental, na prática, a calcinação de calcário requer condições operacionaisotimizadas para se chegar ao desempenho desejado. Para iniciar o entendimentoda calcinação de calcário é necessário considerar os três fatores básicos ligadosao processo, qual sejam:• calcário deve ser aquecido até a temperatura de dissociação dos carbonatos;• a temperatura mínima de dissociação (bem elevada na prática) deve ser

mantida por um período, em geral, definido de acordo com as impurezas docalcário;

• dióxido de carbono liberado dever ser removido do ambiente de calcinação omais rápido possível, pois o CO2 liberado percorre uma longa distância no

ambiente de calcinação até ser totalmente expelido.



Figura 2

A produção da cal tornou-se uma prática tão comum ao longo dos anosque as investigações concentraram-se no desenvolvimento dos equipamentos de

calcinação, isto é, dos fornos de calcinação. No presente, há pouca pesquisadirigida à cinética e à termodinâmica das reações de calcinação e hidratação. Ofoco principal das pesquisas está no consumo de energia e na eficiência docombustível utilizado no processo. O método de calcinação varia muito com acomposição dos calcários. A reação de calcinação inicia-se de fora para dentrodo calcário e, de forma simultânea, a liberação do CO2 na interface. Acalcinação depende, dentre outros fatores, das:• Impurezas naturais presentes na rocha;• Diferenças na cristalinidade e ligações entre os grãos;• Variações na densidade e imperfeições na rede cristalina;•

Formas de difusão de gás para a superfície calcinada da rocha.Esses fatores influenciam de forma significativa na velocidade decalcinação. A viabilidade técnica de um dado calcário como insumo à produção



de cal consiste num estudo em escala de laboratório e/ou unidade piloto com afinalidade de avaliar as variáveis operacionais do processo e obter os dadosnecessários ao escalonamento. Para se ter idéia, nas práticas industriais há umarelação média de consumo de 2,0 t de calcário para 1,0 t de cal produzida.

Segundo Marinho e Boschi (2000) e Freas (1994), há três diferenças

básicas entre a calcita e a dolomita, de fundamental interesse à calcinação:• Na calcita há 56% de CaO e na dolomita 21,95% de MgO e 30,4% deCaO;• As temperaturas de decomposição, durante a calcinação, ocorrem em faixas

diferentes de temperatura para a calcita e a dolomita;• A perda ao fogo para os dois minerais é 44% para a calcita e 48% para

dolomita, que corresponde, basicamente, à liberação de CO2.Esses fatores contribuem para o avanço técnico nas operações de

calcinação, sinalizando os cuidados especiais com a formulação da carga e oaquecimento dos fornos. Desse modo, é possível produzir cal com menosdesperdício de energia, desde que sejam conduzidas operações com atençãoespecial à quantidade de CO2 liberada durante a calcinação. Assim, o uso decalcário com granulometrias finas pode resultar na compactação da carga doforno. Isso torna lento ou interrompe o fluxo do CO2 já liberado e pode provocar

paradas indesejáveis à operação. Sugere-se, então, o aquecimento gradativo dacarga e o uso adequado da granulometria do calcário para evitar a compactaçãoda carga.

10. Ensaios de Laboratórios

Os ensaios foram realizados empregando a estrutura do laboratório de

controle de qualidade da Mina do Recreio pertencente a Copelmi MineraçãoLtda, localizado em Butiá no sul do Brasil. Todos os carvões utilizados foramoriundos do processo de lavagem sendo formados seis lotes de 250 t cada(Grigorieff, 2002).

O estudo realizado teve por finalidade simular a operação de controle dequalidade empregando a amostragem manual usualmente efetuada em muitasminas e consumidores de carvão brasileiros. O carvão amostrado na posição 1teve a intenção de se referir à amostragem realizada no depósito da planta de

beneficiamento, enquanto que o carvão da posição 2 representou a amostragemrealizada pelo consumidor. As diferenças encontradas deveriam apresentar valores inferiores aos da faixa de erro estimada pela teoria da amostragem. Caso

essa hipótese estivesse correta, poderia se concluir que a amostragem manual em pilha poderia ter seu erro previsto e, dessa forma, tornar-se uma operaçãoconfiável de controle de qualidade.

Foram realizados seis testes empregando carvões beneficiados comdiferentes teores de cinzas. Os teores de cinzas dos lotes ensaiados variaram de26,05% até 38,62%. Todos os lotes apresentaram um peso de aproximadamente250 toneladas. As operações de amostragem, preparação de amostras e análiseobservaram os procedimentos e cuidados indicados pelas normas técnicas

brasileiras NBR 8289; NBR 8291 e NBR 8292. Cada lote foi amostrado quatrovezes na posição 1 e quatro vezes na posição 2.

Os resultados do controle de qualidade de cada lote do carvão depositado

na posição 1 foram comparados com os resultados do carvão depositado na posição 2. Foram obtidas 16 combinações de resultados, sendo efetuado o



cálculo da diferença do teor de cinzas para cada combinação. Em todos osensaios foram observadas diferenças significativas entre os resultados, da

posição 1 e da posição 2. Foi verificado também que, para a maioria dos lotes, asdiferenças de resultados existentes entre as amostras do carvão situado namesma posição não foram expressivas. Isto indica que as diferenças de teores de

cinzas existentes tiveram uma maior influência da posição do carvão.De acordo com a formulação da teoria da amostragem, as faixas de precisão calculadas deveriam conter, no mínimo, 95% dos resultados. Em todosos seis ensaios, o percentual esteve sempre inferior a 95%. Houve lotes em quetodas as combinações de resultados tiveram um erro superior ao calculado pelateoria da amostragem. Em vários lotes, os resultados obtidos tiveram umavariação bastante superior ao esperado.

Torna-se claro que o teor de cinzas das partículas dispostas na porçãosuperficial da posição 1 é diferente do teor das partículas dispostas na porçãosuperficial da posição 2. Isto derruba a hipótese de que as partículas nãoalcançáveis pela pá apresentam as mesmas características das partículas

possíveis de serem alcançadas pela pá.As precisões calculadas para os seis lotes, empregando a teoria da

amostragem, mostraram que, embora os teores de cinzas tenham sido bastantediferentes, não apresentaram grandes variações. A maior precisão obtida foi de ±1,15 % teor de cinzas para o lote 2 e a menor foi de ± 1,46% teor de cinzas parao lote 4. Conclui-se que a amostragem manual deve ser banida de qualquer sistema de controle de qualidade.

11. Utilização na Construção Civil

As rochas sedimentares bem cimentadas podem se constituir em bom

material para blocos de fundação e de alvenaria, calçadas, meios fios, etc. Ex:arenito de botucatu.

Quando poucos cimentados ou trabalhados por agentes geológicos, asrochas sedimentares podem dar origem a depósitos de areias e pedregulhos ou delamitos, com imensa utilização na construção civil, os primeiros no concreto e osúltimos, na fabricação de tijolos e cerâmicas.

Os solos originados de rochas sedimentares, especialmente as argilo-

arenosas, podem ser utilizadas com certa tranqüilidade em aterros, já quecombinando o atrito das areias com a coesão das argilas dão, como produto final,um material com boa resistência e relativamente fácil de se trabalhar.

Os problemas surgem quando solos são predominantemente arenosos, pois são vulneráveis à erosão pela água das chuvas e ventos.

A aplicação do calcário, calcítico ou dolomítico, na composição dasmassas cerâmicas fornece ao produto final uma redução nas expansões térmica e

por umidade. Segundo Lira et al. (1997), a adição do carbonato de cálcio reduz aexpansão, por umidade, do produto final, quando a massa cerâmica contémcaulim e quartzo. O CaO reage com a sílica livre amorfa resultante da queimados componentes da mistura e forma uma fase cristalina cálcica. Ainda, osmesmos pesquisadores encontraram resultados análogos quando utilizaramcarbonato de magnésio, porém com concentrações mais elevadas e, também,

mais elevadas as temperaturas de queima. Nestas condições há formação defases cristalinas na forma de alumino-silicatos de magnésio, como safirina.



Para cada tonelada de cimento produzido são necessárias 1,4 t de calcário. No ano de 2003, o Brasil consumiu cerca de 50 milhões de toneladas de

calcário na indústria cimenteira, o que corresponde a 70% da produção decalcário no País (DNPM-2004-Sumário Mineral).

12. Perfuração de Poços

Perfuração é o ato de perfurar a formação aqüífera através de máquinasapropriadas, por métodos específicos. A perfuração de poços tubulares écomposta por várias etapas até a utilização final do poço. Envolve a perfuração

propriamente dita, a completação, a limpeza e desenvolvimento, o bombeamentoe a instalação do poço.

Na completação o ato de completar o poço, ou seja, colocar a tubulaçãodo poço (revestimento e filtro), o cascalho (pré-filtro) e o cimento (cimentação).Esta etapa da perfuração refere-se a poços perfurados em material inconsolidadoe em rochas sedimentares de porosidade intergranular, nos quais são instaladosfiltros.

No desenvolvimento em um poço para água, objetivam a remoção domaterial mais fino da formação aqüífera nas proximidades do poço, aumentando,assim, sua porosidade e permeabilidade ao redor do poço. Além disso, estabilizaa formação arenosa em torno de um poço dotado de filtros, permitindo fornecer água isenta de areia. Nas rochas consolidadas, o desenvolvimento atua limpandoe desobstruindo as fendas e fraturas por onde circula a água. Isso tudo permiteque a água possa entrar mais livremente no poço, assegurando assim, quando

bem feito, o máximo de capacidade e diminuindo as perdas de cargas doaqüífero para o poço. Os trabalhos de desenvolvimento, portanto, sãofundamentais para o perfeito acabamento do poço.

A última etapa é a instalação que consiste na colocação de umequipamento de bombeamento, com tubulações edutoras, um sistema deacumulação (caixa d’água) e um sistema de distribuição da água (chafarizes,encanação, etc...).

As características dos poços em rochas sedimentares são:

- Poços com profundidades as mais variadas, podendo atingir mais de 1.000m.- Diâmetro variável desde 4” a 22” (mais utilizado de 4” a 8” para revestimentode produção).- Perfurados com máquinas apropriadas (percussão e rotação mais utilizadas)- Exigem revestimentos, filtros e pré-filtros

- Custos elevados de material de completação- Pequenas a grandes vazões (até 1.000 m3/h)- Servindo para abastecimento de casas, vilas, pequenas e grandes comunidadese até cidades populosas.

As perfurações dos poços pode ser do tipo rotativa, à percussão e à ar comprimido.

13. Túneis e barragens

Os túneis novamente, a direção predominante do plano de estratificaçãoda rocha é fundamental para o comportamento do maciço na frente de escavaçãoe dos possíveis tipos de tratamento e escoramento.



- Situação 1: túnel sempre nas mesmas camadas horizontais. Esta situação édesfavorárel, pois pode ocorrer desplacamento do teto por ação de flexão.

- Situação 2: túnel corta camadas diferentes, mergulhantes. Situaçãodesfavorável, pois com a escavação as placas de rochas tendem a ser descalçadas, originando grandes desmoronamentos.

- Situação 3: túnel atravessa camadas verticais diferentes. Esta é uma situaçãofavorável, pois não há descalçamento das placas de rocha na escavação.

- Situação 4: túnel atravessa as mesmas camadas mergulhantes. Situaçãodesfavorável no pé-direito do lado direito e favorável no pé-direito do ladoesquerdo. Exigência de espessura assimétrica da abóboda de concreto armado.

- Situação 5: túnel atravessa as mesmas camadas verticais. Situaçãodesfavorável, pois as lajes são descalças durante a escavação. O

desmoronamento é menor do que quando são encontradas camadas horizontais.- Situação 6: túnel atravessa camadas mergulhantes duas vezes. A situação édesfavorável no teto do pé-direito esquerdo e favorável no pé-direito ladodireito.

• Barragens

Uma barragem, açude ou represa, é uma barreira artificial, feita emcursos de água para a retenção de grandes quantidades de água. A sua utilizaçãoé sobretudo para abastecer de água zonas residenciais, agrícolas, industriais,

produção de energia eléctrica (energia hidráulica), ou regularização de um

caudal. Elementos da barragem e órgãos hidráulicos



• Paramentos – as superfícies mais ou menos verticais que limitam o corpo da barragem: o paramento de montante, em contacto com a água, e o paramentode jusante.

• Coroamento – a superfície que delimita superiormente o corpo da barragem.• Encontros – as superfícies laterais de contacto com as margens do vale.• Fundação – a superfície inferior de contacto com o fundo vale.• Descarregador de cheia – o órgão hidráulico para descarga da água em

excesso na albufeira em período de cheia.• Tomadas de água – os órgãos hidráulicos de extracção de água da albufeira

para utilização.• Descarregador de fundo – o órgão hidráulico para esvaziamento da albufeira

ou manutenção do caudal ecológico a jusante da barragem.• Eclusas – órgão hidráulico que permite à navegação fluvial vencer o desnível

imposto pela barragem.• Escada de peixes – órgão hidráulico que permite aos peixes vencer o

desnível imposto pela barragem.

• Tipos de Barragem.

As barragens podem ser:

• Barragens sobre conglomerados e arenitos grosseiros:

Neste tipo de material a resistência à compressão varia entre 100 a 1500kgf/cm2, em função do tipo de cimentação:

- Cimento argiloso – fraco na presença de água

- Cimento calcítico – médio- Cimento ferruginoso – forte- Cimento silicoso – muito forte

Assim, os conglomerados e arenitos grosseiros com todos aos vazioscimentados por material ferruginoso e silicoso proporciona bom a ótimo terrenode fundação de barragens, já que não existem poros na rocha.

No caso da cimentação da rocha sedimentar de fundação ser parcial, se os poros de grandes dimensões dos conglomerados (centímetros) ou dos arenitos(milímetros) estiverem interligados, a rocha poderá apresentar grande

permeabilidade, possibilitando a fuga de água. Solução: injeção de nata decimento.

CONGLOMERADO OU ARENITO

ROCHA IMPERMEÁVEL



• Barragens sobre lamitos:

A resistência à compressão dassas rochas (siltitos e argilitos), em torno de 100kgf/cm2 será função do grau de cimentação atingido. Geralmente se constituemem rochas brandas, inadequadas para suportar grandes barragens, embora, do

ponto de vista de permeabilidade serem ideais já que, com poros da ordem de0,1 micron são muito pouco permeáveis.

14. Impacto Ambiental

Os maiores impactos socioambientais do carvão decorrem de suamineração, que afeta principalmente os recursos hídricos, o solo e o relevo dasáreas circunvizinhas. A abertura dos poços de acesso aos trabalhos de lavra, feitano próprio corpo do minério, e o uso de máquinas e equipamentos manuais,como retroescavadeiras, escarificadores e rafas, provocam a emissão de óxido deenxofre, óxido de nitrogênio, monóxido de carbono e outros poluentes daatmosfera.

Durante a drenagem das minas, feita por meio de bombas, as águassulfurosas são lançadas no ambiente externo, provocando a elevação dasconcentrações de sulfatos e de ferro e a redução de pH no local de drenagem. O

beneficiamento do carvão gera rejeitos sólidos, que também são depositados nolocal das atividades, criando extensas áreas cobertas de material líquido, as quais

são lançadas em barragens de rejeito ou diretamente em cursos de água. Grande parte das águas de bacias hidrográficas circunvizinhas é afetada pelo acúmulo demateriais poluentes (pirita, siltito e folhelhos). As pilhas de rejeito são

percoladas pelas águas pluviais, ocasionando a lixiviação de substâncias tóxicas,que contaminam os lençóis freáticos. A posterior separação de carvãocoqueificável de outras frações de menor qualidade forma novos depósitos, quecobrem muitos hectares de solos cultiváveis.

No Brasil, a região Sul é a que apresenta maiores transtornosrelacionados ao impacto da extração de carvão. As cidades de Siderópolis eCriciúma estão entre as que apresentam graves problemas socioambientais. Emvirtude dos rejeitos das minas de carvão, a cidade de Siderópolis enfrenta a

ocupação desordenada das terras agricultáveis. Os trabalhadores das minas eseus familiares também são afetados diretamente pelas emanações de poeiras

provenientes desses locais. Doenças respiratórias, como asma, bronquite,enfisema pulmonar e até mesmo a pneumoconiose, estão presentes no cotidianodessa população. Além dos referidos impactos da mineração, a queima de carvãoem indústrias e termelétricas causa graves impactos socioambientais, em face daemissão de material particulado e de gases poluentes, dentre os quais sedestacam o dióxido de enxofre (SO2) e os óxidos de nitrogênio (NOx). Além de

prejudiciais à saúde humana, esses gases são os principais responsáveis pelaformação da chamada chuva ácida, que provoca a acidificação do solo e da águae, conseqüentemente, alterações na biodiversidade, entre outros impactos

negativos, como a corrosão de estruturas metálicas.

rochas sedimentares

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