16 30 Apresentação Backfill Rede Carvão§ão Backfill_Rede Carvão... · Alternativa ppp jara o...

Rede CarvãoRede de Pesquisa Desenvolvimento e Inovação do Carvão Mineral

Projeto BackfillProjeto Backfill

Seminário da Rede Carvão

13 a 15 de Abril de 2010Porto Alegre/RS

BRASIL

Indústria do carvão no BrasilIndústria do carvão no Brasil

Recursos: 31,7 bilhões t

P d ã ROM (2008) 14 8 milhões t SC (64%)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): 5.749 pessoal (diretos)

Mercado (2007): 82 17 % Geração de energia elétricaMercado (2007): 82,17 % Geração de energia elétrica

Faturamento Bruto (2008): R$ 784 milhões

VISÃO VISÃO

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

3

Gaseificação UCG Gaseificação UCG Geologia & Carvão Carvão NacionalNacional

Gaseificação, UCG, Termeletricidade,

Coque, PCI, Metano

Gaseificação, UCG, Termeletricidade,

Coque, PCI, Metano

Geologia & Mineração

GásGás Gás / LíquidosGás / Líquidos Energia & eletricidadeEnergia & eletricidadeCCGSCCGSGás Gás Gás / LíquidosGás / Líquidos Energia & eletricidadeEnergia & eletricidade

CoqueCoque MetalurgiaMetalurgia AçoAço

Alcatrão Alcatrão CarboquímicaCarboquímica Produtos QuímicosProdutos Químicos

Sulfato de AmôniaSulfato de Amônia FertilizantesFertilizantes AgriculturaAgricultura

CinzasCinzas CimentoCimento ConstruçãoConstrução

Recuperação Ambiental

Recuperação Ambiental

Backfill & Outros usos

Backfill & Outros usos

DADOS DO PROJETODADOS 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(backfill) de galerias e painéis de lavra de carvão com rejeitos finose grossos ou misturas de rejeitos com outros materiais (incluindocinzas de termelétrica), com objetivo de estabilização do maciçorochoso principal condicionante para viabilizar a lavra em subsolorochoso, principal condicionante para viabilizar a lavra em subsolona Camada Bonito, e redução do impacto ambiental peladiminuição da deposição de rejeitos em superfície.


FINANCIAMENTO: Rede Carvão e SIECESC

REDE CARVÃO – R$ 206.984.88 (73.4%) $Equipamentos – laboratório: R$ 78.000,00

Outros Serviços Pessoa Jurídica: R$ 35.000,00Ensaios laboratoriais: R$ 9.500,00P i i i t i i diá i R$ 30 000 00Passagens nacionais e internacionais e diárias: R$ 30.000,00Material de Consumo: R$ 2.000,0001 Bolsa DTI - 2: R$ 52.484,88

SIECESC – R$ 75.000,00 (26.60%)Serviços de terceiros – consultoria: R$ 75.000,00

PRAZO: 24 meses

PARTICIPANTES: Mineradoras SC RS e PR; UFRGS – LTM LPM LEAMETPARTICIPANTES: Mineradoras SC, RS e PR; UFRGS LTM, LPM, LEAMET


Instituições

REDE CARVÃOSind da Ind da Extr de Carvão do Estado de Santa Catarina SIECESCSind. da Ind. da Extr. de Carvão do Estado de Santa Catarina - SIECESCFundação Luiz Englert – UFRGS – FLEAssociação Beneficente da Indústria Carbonífera de Santa Catarina - SATCSilesian University of Technology y gyAssociação Brasileira de Carvão Mineral – ABCM

Equipe

André Cezar Zingano José Carlos Franco CostaCleber José Baldoni Gomes Jair Carlos KoppeJan Palarski Luciane GaravagliaJan Palarski Luciane GaravagliaMárcio Zanuz Rodrigo Luis KarasMirlene Meis Amboni Roberto Romano NetoTais Renata Camara (IC) Luiz Antonio Pretto Menezes (DTI-2)( ) ( )

CONCEITO e VANTAGENSCONCEITO e VANTAGENS

BACKFILL refere-se a qualquer material colocado nos vazios deminas subterrâneas, afim de aumentar a estabilidade estrutural da,mina (Grice A. 1998, The 2nd Annual Summit – Mine TailingsDisposal Systems, Brisbane).

• MELHORA NA ESTABILIDADE ESTRUTURAL DA MINA COM POTENCIAL DE AUMENTO NA RECUPERAÇÃO DE LAVRAÇ

• DIMINUIÇÃO DE IMPACTOS AMBIENTAIS CAUSADOS PELA DISPOSIÇÃO DE REJEITOS EM SUPERFÍCIEDISPOSIÇÃO DE REJEITOS EM SUPERFÍCIE

BACKFILLBACKFILL

ESTADOS UNIDOS

MUNDO BRASIL

ESTADOS UNIDOS

CANADA

ANGLO GOLD MINE –CRIXÁS - GO

CANADA

POLÔNIA

NITROQUÍMICA (GRUPO VOTORANTIM) – RIO FORTUNA - SC

AFRICA DO SUL

FORTUNA SC

VALE – TAQUARI VASSOURAS-SE

BRASIL

VASSOURAS-SE

CARAÍBA - Bahia

TIPOSTIPOS

ROCK - FILL• 100 % DE SÓLIDOS• TRANSPORTADO ATRAVÉS DE CAMINHÕES OU CORREIAS TRANSPORTADORAS E TRANSPORTADO ATRAVÉS DE CAMINHÕES OU CORREIAS TRANSPORTADORAS E ESPALHADO COM CARREGADEIRAS E TRATOR DE ESTEIRA

HYDRAULIC – FILLHYDRAULIC FILL• 70 A 80 % DE SÓLIDOS• TRANSPORTADO ATRAVÉS DE TUBULAÇÃO COM OU SEM A UTILIZAÇÃO DE BOMBEAMENTO

NÃO EXIGE GRANDE INFRA ESTRUTURA • NÃO EXIGE GRANDE INFRA-ESTRUTURA

PASTE – FILL • MAIOR COESÃO• MAIOR COESÃO• UTILIZA CIMENTOS E/OU AGLUTINANTES• CONCENTRAÇÃO DE SÓLIDOS 80%• NECESSIDADE DE CONSTRUÇÃO DE PLANTA DE PREPARAÇÃO

CONSIDERAÇÕES SOBRE OS MATERIAISCONSIDERAÇÕES SOBRE OS MATERIAIS

• REJEITO DA LAVRA; • REJEITOS DA PLANTA DE BENEFICIAMENTO;

• CINZAS LEVES E PESADAS;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

CONSIDERAÇÕES SOBRE OS MATERIAISCONSIDERAÇÕES SOBRE OS MATERIAIS

CINZAS DE TERMELÉTRICADE TERMELÉTRICA

BACKFILL – OBJETIVOSBACKFILL – 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;de carvão), sob o ponto de vista técnico e econômico;

Evitar o desencadeamento de processos de desagregação de il i ti t bilid d l tpilares e, com isso, garantir a sua estabilidade a longo termo;

Estudar a utilização da técnica para o enchimento de minas ç pativas 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.

BACKFILL – ATIVIDADESBACKFILL – ATIVIDADES

Realizar caracterização de materiais e misturas para enchimento;

Classificar o maciço rochoso e determinar as propriedades geomecânicas ç p p gdo 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 backfilldurante e após o enchimento das galerias;

Determinar qual o processo de enchimento mais adequado para as condições das minas em estudo;

E t d l id d d il d B B B it Estudar a longevidade de pilares nas camadas Barro Branco, Bonito e Irapuá com e sem os enchimentos;

Desenvolvimento de dispositivos para o monitoramento remoto de Desenvolvimento de dispositivos para o monitoramento remoto de cavidades subterrâneas com preenchimento.

BACKFILL – REALIZADO 2009BACKFILL – REALIZADO 2009

• Revisão bibliográfica e análise das informações de experiências decampo nas carboníferas Catarinense e Rio Deserto;

• Definidos os ensaios necessários para a realização da caracterização(física, química, mineralógica e mecânica) dos materiais utilizados paracompor a mistura de backfill;p ;

• Realizados ensaios laboratoriais com os materiais (rejeitos dobeneficiamento de carvão e cinzas) disponíveis para utilização nobackfill;

• Realizados ensaios laboratoriais dos corpos de prova confeccionadosá õcom os rejeitos e cinzas, utilizando várias composições;

• Adquiridos equipamentos para o laboratório da SATC (Labsolos) e doft d d l SURPAC 6 1 2 d GENCOMo software de modelagem SURPAC 6.1.2 da GENCOM.

BACKFILL – LabGEOBACKFILL – LabGEO

Preparação de misturas;

Ensaios de permeabilidade e infiltraçãoEnsaios de permeabilidade e infiltração

Ensaios de compactação

Slump Test

BACKFILL – LabGEOBACKFILL – LabGEO

Ensaios deCompressão emSolosSolos

BACKFILL – ENSAIOS e RESULTADOSBACKFILL – ENSAIOS e RESULTADOS

• Realizados ensaios em sete composições diferentes;

Misturas com rejeitos graúdos rejeitos finos cinza pesada• Misturas com rejeitos graúdos, rejeitos finos, cinza pesada,cinza leve, cal e cimento;

U ili ã d C l l i d• Utilização da prensa Controls, totalmente automatizada,financiada pela Rede Carvão, com resultados mais confiáveisque a anterior;

• Realizados ensaios de massa específica aparente,porosidade aparente e absorção de água aparente nasp p ç g pamostras que apresentaram melhores resultados deresistência à compressão.

BACKFILL – ENSAIOS e RESULTADOS

ENSAIOS

BACKFILL – ENSAIOS e RESULTADOS

ENSAIOS GRANULOMÉTRICOS

ENSAIOS DE SEDIMENTAÇÃO –FINOS E GROSSOS


ENSAIOS DE SOLUBILIZAÇÃO E LIXIVIAÇÃO

ENSAIOS DE NEUTRALIZAÇÃO


ENSAIOS DE COMPRESSÃO


• Realizados ensaios lixiviação, necessários para avaliar o potencial de liberação dos constituintes dos resíduos para o meiopotencial de liberação dos constituintes dos resíduos para o meio ambiente;

• Para o ensaio de lixiviação foram encaminhadas as amostras com• 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.


Melhores resultados obtidos com as composições 1 2a e 2b queMelhores resultados obtidos com as composições 1, 2a e 2b queforam encaminhadas a ensaios de porosidade, permeabilidade emassa específica aparente.


Ensaio de compactação em composição de R1, R2 e R3

Amostra R1 R2 R3 A t 2Amostra R1, R2, R3 Amostra 2a


Resultados obtidos - Amostra 1 e Amostra 2a

Amostra

Massa específica aparente a seco

ρa (kg/m³)

Massa específica aparente saturada

ρa t (kg/m³)

Porosidade aparente

ηa

Absorção de água aparente

αa1 1,30 1,47 16,99 13,06 2a 1,15 1,33 17,62 15,27

ρasec (kg/m ) ρasat (kg/m ) ηa αa

Melhores resultados apresentados pela Amostra 1.

N f d t ã d t A t 1 di ã d lNa fase de saturação das amostras, a Amostra 1, sem adição de cal,apresentou rápida precipitação de compostos de ferro.


Determinação de massa específica

Amostras na etapa de saturação

Amostra 1 Amostra 2a

BACKFILL – TESTES PILOTOBACKFILL – TESTES PILOTO

CARBONÍFERA CATARINENSE

INDÚSTRIA CARBONÍFERA RIO DESERTOINDÚSTRIA CARBONÍFERA RIO DESERTO

BACKFILL NA CARBONÍFERA CATARINENSEBACKFILL NA CARBONÍFERA CATARINENSE


Preenchimento Mecânico (rock-fill) –rejeitos grossos;rejeitos grossos;

Preenchimento Hidráulico (hydraulic-fill) –Preenchimento Hidráulico (hydraulic fill) rejeitos finos;

Barricadas com alvenaria;

Drenagem até aparecimento de sólidos suspensos.suspensos.


Volume por viajem, m³ 7,9Tempo de trajeto min 15

Dados sobre a operação:

Tempo de trajeto, min 15Média de viajens, dia 10Volume diário depositado, m³ 79Volume diário necessário, m³ 1000


Configuração atual dos pilares nas regiões Configuração atual dos pilares nas regiões mineradas em preenchidas com rockfill


Características físicas do local

e matérial de rockfill

Cobertura,

m

65

Largura de 12

pilar, m

Largura de

galeria m

4

galeria, m

Altura total

da camada, m

3,1

Tamanho

máximo de

partículas, mm

25,4


Configuração atual dos pilares nas regiões mineradas e preenchidas

1,60 m


Configuração atual dos pilares nas regiões mineradas

BACKFILL NA CARBONÍFERA RIO DESERTOBACKFILL NA CARBONÍFERA RIO DESERTO

Início das atividades de estudo: Setembro 2008

Alternativa para o depósito de rejeitosp p j

Avaliação química ç q

Construção do poçoç p ç

Início dos trabalhos com Backfill


Modelo físico: subsolo minaBarro Branco

Caixas de alvenaria (60 cmx 80 cm x 170 cm ou 100cm x 80 cm x 170 cm) com1 e 1,6 ton de rejeito R1 eR2

Resultados analisados nãomostraram deterioração namostraram deterioração naqualidade da água.


Poço de 17” (43 cm) – entrada do materialna mina

Transporte numa distância de 60m comcarregadeira e disposição com trator deesteiras ;

Custo R$ 5,20/t – 600 t/dia (picos de1.000 t/dia) em turno 10 h por dia (7 as

h)17h).

Custo fechado para disposição de 15.000 t

Custo de deposição na superfície é de R$2,86/t.

BACKFILL – RESULTADOS 2009BACKFILL – RESULTADOS 2009

Os estudos realizados até o presente momento indicaram que os rejeitos maisadequados à utilização em backfill são aqueles com geração recente, nos quais aindanão ocorreu a acidificação decorrente dos processos de oxidação da pirita.

Foram identificados os parâmetros operacionais e ambientais, bem como os custos deenchimento dos testes realizados nas carboníferas Rio Deserto e Catarinense.

Foram determinados os parâmetros básicos para a definição das misturas a seremutilizadas nos testes de campo e definidos os valores de resistência dos corpos deprova;

Foram identificadas metodologias para mistura, análise e ensaio de corpos de provade misturas para backfill;de misturas para backfill;

Foram identificadas metodologias para o monitoramento de áreas com enchimentono subsolo de minas de carvão;no subsolo de minas de carvão;

BACKFILL – RECURSOS APLICADOSBACKFILL – RECURSOS APLICADOS

Desembolso 2009:

R d SIECESC R$ 50 975 57Recursos do SIECESC R$ 50.975,57Recursos da REDE CARVÃO (software, análises

de laboratório, passagens e diárias nacionais) R$ 34.421,16Recursos da REDE CARVÃO (b l DTI 2) R$ 17 494 96Recursos da REDE CARVÃO (bolsa DTI – 2) R$ 17.494,96

BACKFILL – PREVISTO 2010BACKFILL – PREVISTO 2010

• Ensaios de lixiviação (cinéticos) com os corpos de prova rompidosna UFRGS (Porto Alegre);

ã d iõ d di l ã d l d d j• Execução de reuniões de divulgação dos resultados do projeto eapresentação no seminário da REDE CARVÃO;

O i li ã d l b tó i d “b kfill” SATC• Operacionalização do laboratório de “backfill” na SATC;

• Definição da misturas com finos e grossos de rejeitos e cinzas, come sem cimento com e sem cale 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”.Visita de minas de carvão no exterior com aplicação de backfill .

BACKFILL – RECURSOS A SEREM APLICADOSBACKFILL – RECURSOS A SEREM APLICADOS

Previsão 2010:

Recursos do SIECESC R$ 25.000,00Recursos da REDE CARVÃO (análises de laboratório,material de consumo, passagens ediárias nacionais e internacionais) R$ 63 655 16diárias nacionais e internacionais) R$ 63.655,16Recursos da REDE CARVÃO (bolsa DTI – 2 ) R$ 24.055,57

Obrigado

Cleber J. B. Gomes [email protected]

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