PANORAMA DOS RESÍDUOS DA COMBUSTÃO DO CARVÃO MINERAL E CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS E FISICAS DAS CINZAS DE FUNDO DAS USINAS DO RIO GRANDE DO SUL

Eduardo Mallmann1, Oleg Zwonok1

Palavras chaves: cinza de fundo, Termelétrica, Índice de Suporte Califórnia.

1. BREVE PANORAMA DO CARVÃO E DAS CINZAS DE CARVÃO MINERAL NO BRASIL

Os Estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina, da região sul do Brasil, são os

grandes geradores de cinzas derivadas da combustão de carvão fóssil, isto porque é

nessa região que se concentram as grandes reservas de carvão mineral conhecidas,

isso não significa que só exista carvão fóssil no sul do Brasil. Investigações de

reconhecimento, realizadas em sub-superfície na década de 1960, revelaram

ocorrências de carvão fóssil no norte e nordeste do pais (Amazonas, Pará, Piauí e

Tocantins) .

Não houve, no entanto, por parte do governo, até o momento, o interesse em continuar

essas investigações. O que é certo é que existem outras bacias sedimentares no

Brasil, que também podem abrigar carvão fóssil, principalmente as mais próximas da

Colômbia e Venezuela, países que dispõem de grandes reservas de carvão fóssil.As

referidas ocorrências não deixam de ser reservas potenciais estratégicas.

Das reservas de carvão fóssil conhecidas no Brasil, aproximadamente 32 bilhões de

toneladas[1][3],o Rio Grande do Sul detém as maiores reservas, representando cerca

de 89% do total nacional , ao lado do segundo produtor, Santa Catarina, com cerca de

10% e o Paraná é o terceiro e dispõe de aproximadamente 1% das reservas nacionais

conhecidas .

Pelas características dos carvões fósseis sulbrasileiros, tais como: baixo poder

calorífico, alto teor em matéria inorgânica e um significativo teor em enxofre, a sua

utilização tem sido direcionada preferencialmente para a geração de vapor, em

termelétricas, sendo hoje a forma mais expressiva de utilização desse combustível.

Três polos regionais, localizados conforme mostra a Figura 1, se destacam, no sul do

Brasil, como consumidores de carvão mineral como combustível, e consequentemente

como geradores de cinzas resultantes de sua combustão.

Figura 1 – Pólos geradores de cinzas, da combustão do carvão fóssil, nos estados de Santa Catarina e Rio Grande do Sul.

Apesar disso as usinas termelétricas à carvão, respondem no Brasil por uma parcela

muito pequena da capacidade geradora, que é de 1,5% do total gerado. Hoje a

mineração do carvão, no sul do Brasil, produz cerca de 8 milhões de toneladas por ano,

cujo aproveitamento, em mais de 95%, destina-se à termelétricas. Outros usos

menores também ocorrem em algumas indústrias de pequeno e grande porte para a

geração de vapor que é aproveitado nos diferentes processos dessas empresas, como

por exemplo, nas indústrias de que trabalham com derivados do petróleo, celulose,

olarias[1], etc.

No Rio Grande do Sul, cujas primeiras ocorrências de carvão foram encontradas ainda

nos fins do século XVIII.sòmente na década de 1920 foi implantada a primeira

termelétrica, de 20 MW, atingindo cerca de 600 MW, na década de 2000. A extração do

carvão, hoje, é só à céu aberto.

Em Santa Catarina a mineração é de subsolo e teve seu nascimento e crescimento

com a produção de carvão metalúrgico, ainda na metade do século XX, que cessou por

volta do ano de 1990. Pela metade do século XX foi iniciada a implantação de

termelétricas e atualmente todo o carvão extraído tem esse tipo de destino.

No Paraná as pequenas reservas são extraídas do subsolo e são direcionadas para as

termelétricas. Apesar desse emprego, em termelétricas, o carvão responde no Brasil,

por uma parcela muito pequena da capacidade geradora, que é da ordem de 1,5%.

Esse quadro revela que no Brasil a matriz energética nacional é perigosamente

dependente da geração hídrica, sempre sujeita a variações climáticas. Nas últimas

duas décadas, racionamentos de energia tiveram que ser adotados, por força das

estiagens, causando verdadeiros caos na sociedade em geral. Foram verdadeiros

alertas indicando a necessidade da diversificação da matriz energéticas.

A energia gerada pelas termelétricas, por outro lado, é uma energia garantida e ao

mesmo tempo, quanto as questões ambientais, cada vez mais limpa tendo em vista os

avanços tecnológicos.

Diante dos últimos caos energéticos, o governo federal, a partir de trabalhos

investigativos desenvolvidos por um conselho científico, tomou algumas decisões

voltadas a diversificação da matriz de geração de energia elétrica. culminando com a

criação da lei n.10.438 e o seu Decreto Regulamentador n.4.541, formalizadas em

2002[3] que contemplam fontes convencionais como carvão e gás e renováveis como

eólica, solar e PCH.

Com esses incentivos espera-se que até 2017 ou 2018 quase dobre a capacidade

energética, à carvão, instalada. A produção atual de carvão de 8 milhões de

toneladas/ano dá um atendimento a 1450MW. Com a retomada de novos projetos

espera-se a instalação, no Rio Grande do Sul, nesse período, de mais 1500 a 2000

MW, além dos 350 MW inaugurados no primeiro semestre do corrente ano e em fase

de testes.Para Santa Catarina há também um projeto liberado para uma usina de 440

MW. A demanda por carvão poderá atingir cerca de 20 milhões de toneladas/ano.

É importante também salientar que nas regiões do nordeste (Ceará e Maranhão) e

Sudeste (Rio de Janeiro) outras cinco usinas à carvão (importado da Colômbia com

baixo teor de cinzas) estão sendo construídas[4] e que deverão entrar em operação

entre os anos de 2011 e 2014, Figura 2. Cerca de um a um milhão e meio de toneladas

de resíduos sólidos inôrgânicos deverão ser gerados na forma de sulfatos e sulfitos

contaminados com cinzas volantes, além de cinzas volantes e de fundo, puras.

Esse novo panorama trará como consequências um incremento extraordinário na

geração de resíduos sólidos inorgânicos resultantes da combustão do carvão fóssil.

Atenção especial deverá ser dada aos novos e abundantes resíduos de

beneficiamento a serem gerados a partir da dessulfuração dos gases de combustão.

Considerando a nova unidade de 350 MW no Rio Grande do Sul, que está em fase de

testes, e mais quatro unidades já com projetos aprovados (tres no Rio Grande do Sul,

perfazendo um total de cerca de 2000 MW e uma em Santa Catarina de 440 MW) e

que deverão entrar em operação até 2017/2018, haverá um incremento na produção de

cinzas em cerca de 6 milhões de toneladas e mais dois milhões de resíduos da

dessulfuração.

Figura 2 - Pólos geradores de cinzas, da combustão do carvão fóssil, nos estados de

Maranhão, Ceará e Rio de Janeiro.

MPX ITAQUI

MPX PECÉM

e PECÉM II

MPX AÇU – FASE I e

FASE II

A produção de cinzas da combustão de carvão fóssil teve, desde a década de 1920 até

a década de 2010 uma evolução, conforme mostra o Figura 3.

Figura 3 – Geração de resíduos da combustão de carvão no sul do país. Acompanhando a trajetória das termelétricas à carvão, no Brasil, e o crescimento na

quantidade de cinzas geradas a partir da combustão do carvão, a Fundação de Ciência

e Tecnologia – CIENTEC, vem desenvolvendo através de pesquisas, nas últimas tres

décadas, diferentes tecnologias para o emprego das cinzas como materiais de

construção para diversos fins.. Tornando-se hoje referência nacional no assunto. A

partir de estudos de laboratório e experimentos de campo tem sido demonstrado o

grande potencial das cinzas como materiais para a construção em geral: pavimentos,

elementos de alvenaria, aterros estruturais, dormentes de vias férreas, etc., bem como

matérias-primas para a extração de novos produtos como cenosferas e zeólitas.

Década de 1920 - 40.000t

Década de 1960 - 200.000t

Década de 1970 - 1.500.000t

Década de 1990 - 2.000.000t

Década de 2000 - 4.000.000t

2. CARACTERIZAÇÃO DAS CINZAS DE FUNDO

Como resultado dos diferentes sistemas de combustão do carvão, no sul do Brasil,

ditinguem-se três tipos básicos de cinzas: volantes, de fundo e escórias. Os dois

primeiros apresentam propriedades pozolânicas na sua forma original. Já nas escórias

esta propriedade se manifesta preferencialmente quando elas são beneficiadas por um

processo de redução da granulometria (britagem e moagem).

De acordo com a NBR 12653/1999 – Materiais Pozolânicos - Especificações[2], as

cinzas sulbrasileiras podem ser definidas como materiais pozolânicos uma vez que são

materiais silicoaluminosos que, por si só, possuem pouca ou nenhuma atividade

aglomerante, mas que, quando finamente divididos e na presença de água, reagem

com o hidróxido de cálcio à temperatura ambiente para formar compostos com

propriedades aglomerantes. Além disto, por serem resíduos que resultam da

combustão de carvão fóssil pulverizado ou granulado podem, também ser definidas, de

acordo com a mesma norma, como pozolanas artificiais.

Não existem no Brasil sistemas de classificação formais específicos para as cinzas,

esta norma, enquadra as cinzas volantes na classe C do sistema de classificação

estabelecido para os materiais pozolânicos.

No Quadro 1, são apresentadas as classes de materiais pozolânicos previstas por esta

norma e as exigências químicas e físicas, que devem ser observadas pelos materiais

pozolânicos, de cada classe, quando, pela adição, são desejadas ações aglomerantes.

Para fins de comparação constam também as características médias das cinzas

sulbrasileiras, determinadas nos laboratórios da CIENTEC, para as correspondentes

propriedades estabelecidas pela norma.

Não há menção, sobre cinzas de fundo e escórias de carvão. Pelas suas

características podem enquadrar-se na classe E, que trata de pozolanas cujos

requisitos diferem das classes N e C.

É importante frisar que as cinzas sulbrasileiras, sejam elas volantes ou de fundo,

podem não estar em conformidade com as exigências estabelecidas para as diversas

classes de materiais pozolânicos e, nem por isto, elas vão deixar de ter as

propriedades desejadas.

PROPRIEDADES Classes de materiais

pozolânicos Cinzas brasileiras

N C E volantes fundo

Exigências químicas

SiO2+Al2O3+Fe2O3 (%min.) 70 70 50 >90 >90

SO3 (%max.) 4,0 5,0 5,0 <1,0 <1,0

Teor de umidade (%max.) 3,0 3,0 3,0 <1,0 >3,0 (1)

Perda ao fogo (%max.) 10,0 6,0 6,0 <1,0 <3,5

Álcalis disponíveis em Na2O (%max.) 1,5 1,5 1,5 <1,5 <1,5

Exigências físicas

Material retido na peneira

45m (%max.) 34 34 34 <34 >34 (2)

I.A.P(3) com cimento (%min.) 75 75 75 >75 <75

com cal (MPa) 6,0 6,0 6,0 >6,0 <6,0

Água requerida, (%max.) 115 110 110 <110 <110

Quadro 1. – Classificação das pozolanas segundo a NBR 12563/1999. Obs.: (1) a umidade de especificação pode ser atingida por secagem sem prejuizos para a qualidade das cinzas. Dependendo do tipo de utilização altas umidades podem ser benéficas;

(2) a especificação pode ser atendida por moagem e britagem. Nem sempre maior finura vai significar maior qualidade. Vai depender do tipo de aproveitamento;

(3) Indice de Atividade pozolânica

2.1.CINZAS DE FUNDO DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL.

No presente trabalho especial atenção estamos dando as cinzas de fundo, matérias-

primas sistematicamente descartadas como lixo mas que na realidade são excelentes

materiais de construção. Queremos mostrar em especial a vocação dessas materias-

primas como materiais para aterros estruturais.

Diga-se a propósito esse potencial já foi demonstrado ainda na década de 1980

quando estudos realizados, com cinzas de fundo, em parceria com o DAER,

culminaram com a construção do aterro que constitui um segmento da rodovia que liga

os municípios de São Jerônimo e General Câmara, com extensão de 4km. Esse aterro

estradal consumiu cerca de quinhentas mil toneladas de cinzas de fundo e escórias

provenientes das usinas termelétricas de Charqueadas e São Jerônimo, Figura 4.

Figura 4 – Aterro estradal construído com cinzas das Usinas Termelétricas de

Charqueadas-RS e São Jerônimo – RS.

Identificamos as cinzas de fundo como uma mescla de materiais agregados e

particulados, silicoaluminosos, de textura areno-siltosa, remanescentes da matéria

mineral calcinada, nos processos de combustão de carvão pulverizado, em ambiente

oxidante e de alta temperatura, coletadas no fundo das fornalhas e daí conduzidas, via

hidráulica, para as áreas de estoque.

Em termos práticos pode-se dizer que as cinzas de fundo do Rio Grande do Sul

estudadas, são materiais constituídos de agregados granulares friáveis, menores que

2mm e de frações finas, inferiores a 0,075mm, ricos em sílica e alumina.

No presente trabalho estão sendo tratadas as cinzas de fundo procedentes das Usinas

Termelétricas Presidente Médici, no município de Candiota, TRACTEBEL, no município

de Charqueadas e a CMPC Celulose Riograndence, no município de Guaíba e a

BRASKEM, no município de Triunfo.

2.1.1. CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS.

Aterro construído com cinza de

fundo e confinado com material

argiloso

Os resultados das análises químicas revelam que mais de 90% das cinzas de fundo

compreendem compostos químicos e vidros formados de SiO2, Al2O3 e Fe2O3. A partir

destes dados pode-se deduzir que as cinzas de fundo são constituídas

predominantemente de silicatos e aluminatos amorfos, com valores de sílica superiores

a 60%. Chamam também à atenção os altos teores de ferro, a predominância do cálcio

como elemento alcalino-terroso e os baixos teores de carvão não queimado e de

enxôfre. Relativamente baixas também são as concentrações em metais alcalinos. Os

resultados obtidos das Termelétricas da TRACTEBEL e Predidente Médici, bem como

as Unidades Geradoras de Vapor que utilizam para seus processos industriais,

Celulose Riograndence e BRASKEM, estão mostrados no Quadro 2[2].

2.1.1.1. Composição química

Constituintes Maiores

TERMELÉTRICAS Unidades Geradoras de Vapor

TRACTEBEL

Charqueadas- RS

(%)

Presidente

Médici

Candiota - RS

(%)

BRASKEM

Triunfo – RS

(%)

Celulose

Riograndense

Guaíba – RS (%)

SiO2 63,30 66,70

64,40 62,50

Al2O3 24,50 19,20

22,00 24,60

Fe2O3 4,50 9,00

7,10 3,90

TiO2 0,98 0,72

0,89 0,98

CaO 1,31 0,60

1,70 4,70

MgO 0,40 0,30

0,40 0,34

K2O 1,60 1,20

1,15 1,10

Na2O 0,14 0,13

0,14 0,14

C 3,13 0,34

0,33 1,47

S 0,05 <0,05

0,12 0,12

Quadro 2. – Resultados médios das análises elementares das cinzas de fundo 2.1.1.2. Lixiviação

Os ensaios de lixiviação foram realizados na CIENTEC, segundo os procedimentos

indicados pela ABNT, com extração da fase sólida com água deionizada na proporção

de 1:16.

Os ensaios foram executados em amostras com granulometria inferior a 9,5mm. Após

a lixiviação as amostras foram filtradas em membrana de éster celulose de 0,45m.

Na determinação dos elementos traços lixiviados, as cinzas foram digeridas em chapa

elétrica com ácido nítrico, perclórico e fluorídrico concentrados, até a eliminação

completa do silício.

As determinações dos elementos nos lixiviados foram realizadas por espectrometria de

absorção atômica com forno de grafite (Cd, As, Se), vapor frio (Hg) e chama para os

demais elementos (Ba, Pb, Cr, Ag). O fluoreto foi determinado por potenciometria com

eletrodo íon-seletivo. Os resultados obtidos nos testes de lixiviação para as cinzas de

fundo constam no Quadro 3[2].

Parâmetros (mg/l)

LMP

Termelétricas Unidade Geradoras de Vapor

TRACTEBEL Charqueadas -

RS

Presidente Médici, Candiota

- RS

BRASKEM

Triunfo - RS

Celulose Riograndense Guaíba - RS

Fluoreto 150 1,9 0,54 1,1 0,58

As 5,0 < 0,03 < 0,03 0,04 < 0,03

Ba 100 < 0,6 < 0,6 < 0,6 < 0,6

Cd 0,5 < 0,007 < 0,007 < 0,007 < 0,007

Pb 5,0 < 0,2 < 0,2 < 0,2 < 0,3

Cr 5,0 < 0,07 < 0,07 < 0,07 < 0,07

Cr+6 5,0 - - - -

Hg 0,1 < 0,0007 < 0,0007 < 0,0007 < 0,0007

Ag 5,0 < 0,03 < 0,03 < 0,03 < 0,03

Se 1,0 < 0,03 < 0,03 < 0,03 < 0,03

PH inicial - 9,3 8 9,1 9,3

PH final - 4,3 3,4 4,9 5,2

Quadro 3. – Resultados do ensaio de lixiviação das cinzas de fundo

Obs.: 1 - LMP - Limite máximo permitido;

2 - Os valores precedidos do sinal < (menor que) representam, em cada caso, o limite de detecção determinado no laboratório.

2.1.1.3. Capacidade de Troca de Cátions (CTC)

A capacidade de troca catiônica(CTC) é a quantidade de cátions que um mineral pode

absorver ou trocar. Todas as análises relacionadas com a determinação da capacidade

de troca de cátions foram feitas no Laboratório de Análises Inorgânicas do

Departamento de Química da CIENTEC de acordo com os procedimentos indicados

por Tedesco et al. (1995)[2].Os resultados obtidos estão apresentados no Quadro 4[2].

Procedência das cinzas

Cátions trocáveis (mEq/l) Soma de

bases (mEq/l)

CTC (mEq/l)

Saturação de bases (%) Ca2+ Mg2

+ K+ Na+ Al3+ H+

TRACTEBEL 52,3 1,56 < 1 1,87 n.d1. n.d.

1 55,7 55,7 100

Predidente Médici 3,37 0,53 < 1 1,48 n.d1. n.d.

1 5,4 5,4 100

Celulose Riograndense

67,2 1,08 < 1 4,02 n.d1. n.d.

1 72,3 72,3 100

BRASKEM 35,4 1,57 < 1 1,96 n.d1. n.d.

1 38,9 38,9 100

Solo Argilo-mineral

Caulinita 3 - 15

Ilita 10 - 40

Montemo-rilonita

80 - 200

Quadro 4 - Resultados de Capacidade de Troca Catiônicas de cinzas de fundo

1. n.d. = valores não detectados

2.1.2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

2.1.2.1. Análise Granulométrica

As análises granulométricas foram realizadas no Laboratório de Solos do DEPGEO de

acordo com procedimentos indicado pela norma NBR 7181 /84[6] para solos.

Nas Figuras 5 e 6, estão plotadas as curvas granulométricas, bem como, a

classificação granulométrica, segundo a norma 6502/95, das Usinas da TRACTEBEL,

Celulose Riograndence e Predidente Médici e BRASKEM, respectivamente.

Um dos parâmetros importantes para o uso das cinzas volantes é a distribuição

granulométrica. A distribuição dos tamanhos de grãos é crucial para algumas

aplicações como cimentos e concretos e é incluída nas normas e especificações para

esses materiais em muitos países europeus e da América do Norte.

Outros tipos de aplicações, que envolvem grandes massas, como em aterros,

pavimentos, elementos de alvenaria, podem ser menos exigentes, tolerando pequenas

variações na composição granulométrica.

É importante, contudo, manter um controle sistemático nas características

granulométricas das cinzas geradas. A detecção de grandes desvios pode ser

indicativa de problemas no beneficiamento e/ou combustão do carvão.

De uma forma geral as composições granulométricas, determinadas pelos processos

convencionais para solos, tem mostrado uma extraordinária unifomidade ao longo dos

anos, habilitando-as ao uso como índices de qualidade para fins de engenharia das

construções.

As figuras 5 e 6, mostram que as cinzas de fundo das Usinas da TRACTEBEL,

Celulose Riograndence e Predidente Médici, tem o tamanho médio de suas partículas

concentradas na fração areia, variando entre areia fina à média, enquanto que a cinza

de fundo da Usina da BRASKEM, já apresenta, em média, as partículas concentradas

na fração fina (argila + silte), provavelmente decorrência do processo de mistura entre

a cinza de fundo e parte da cinza volante que não são aproveitadas nas cimenteiras.

.Figura 5 – Curva e classificação granulométrica das Usinas TRACTEBEL e Celulose Riograndence

Figura 6 – Curva e classificação granulométrica das Usinas Candiota e BRASKEM

As massas específicas dos grãos foram determinadas de acordo com o método

indicado pela NBR 6508/84[7]. Os resultados obtidos estão indicados no Quadro 5.

Procedência das Cinzas

Massa Específica dos Grâos

(s)(kg/m³)

TRACTEBEL 2332

Celulose Riograndense 2286

Predidente Médici 1888

BRASKEM 2280

Quadro 5 – Resultados de massa específica dos grãos.

2.1.2.2. Limites de liquidez e plasticidade

Estes dois parâmetros são teores de umidades que indicam a faixa de plasticidade do

material, quanto maior significa maior presença de partículas argilo-minerais.

Os procedimentos dos ensaios de limite de liquidez e limite de plasticidade indicados

nas normas NBR 6459 (1984)[8] e NBR 7180 (1984)[9], respectivamente, não puderam

ser aplicadas nas cinzas de fundo em estudos, devido a natureza não coesiva dos

materiais.

Todas as cinzas de fundo estudadas, para os propósitos de engenharia, podem ser

consideradas como não plásticas e não coesivas, ou seja, comportam-se como areia.

2.1.2.3. Índice de Suporte Califórnia (I.S.C.)

Os ensaios de índice de suporte Califórnia(I.S.C.) foram realizados segundo a norma

NBR 9895 da ABNT (1987) - Solo – Índice de suporte Califórnia[10]. A compactação

para a determinação do I.S.C. foram realizadas nas energias normal, intermediária e

modificada, conforme prescrição da norma NBR 7182/86, para as amostras de cinza de

fundo das Usinas da TRACTEBEL, Celulose Riograndense e Presidente Médici. O

Objetivo da variação da energia é para verificar o ganho da massa específica aparente

seca máxima e do indice de suporte Califórnia, pois este aumento implica na variação

das propriedades mecânicas e hidráulicas do material, como por exemplo, resistência á

compressão, resiliência, condutividade hidráulica, etc.

As curvas de compactação das massas específicas aparentes secas (d)) em função

dos teores de umidades ótimas (w), com as correspondentes curvas do indice de

suporte Califórnia(I.S.C) e expansão, nas energias normal(N), Intermediária(I) e

Modificada(M), estão plotados nas Figuras 7, 8 e 9, referentes as amostras das Usinas

de TRACTEBEL, Celulose Riograndence e Presidente Médici, respectivamente.

No Quadro 6 estão indicados os resultados das massas específicas aparentes secas

máximas(d(máx.))) e umidades ótimas (wót.), com os seus correspondentes indices de

suporte Califórnia e expansão.

Procedências das Cinzas

M.E.A.Seca Máxima (kg/m³)

Umidade ótima (%)

I.S.C. (%) Expansão

(%)

N I M N I M N I M N I M

TRACTEBEL 834 893 982 64.0 55.6 44.8 8 11 21 0.0 0.0 0.0

Presidente Médici 708 761 810 67.6 64.1 57.0 13 14 16 0.0 0.0 0.0

Celulose Riograndence

905 975 1067 46.0 41.6 34.0 13 27 45 0.0 0.0 0.0

Quadro 6 – Resultados do ensaio de Indice de suporte Califórnia das cinzas de fundo.

Figura 7 – Resultados e plotagem das curvas do I.S.C. - TRACTEBEL

Figura 8 – Resultados e plotagem das curvas do I.S.C. - Celulose Riograndence

Figura 9 – Resultados e plotagem das curvas do I.S.C. - Presidente Médici

4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0 8 5 9 0 9 5 1 0 0

Te o r d e U m id a d e (% )

1 . 0

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.008.009.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.0070.0080.0090.00

C.B.R.(%)

4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0 8 5 9 0 9 5 1 0 0

T e o r d e U m id a d e (% )

- 1

0

1

2

Expansão

(%)

4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0 8 5 9 0 9 5 1 0 0

Te o r d e U m id a d e (% )

6 0 0

6 5 0

7 0 0

7 5 0

8 0 0

8 5 0

9 0 0

9 5 0

MassaEspecíficaAparente

Seca

(kg/m

³)

E x p a n são = 0 , 0 %

L in h a d o s M á x im o s

1 3 %

1 6 %

1 4 %

C .B . R .

E n e r g i a d e C o m p a c ta ç ã o

N o r m a l

I n t e m p e r is m o

M o d i f i c a d o

As baixas massas específicas aparentes secas das cinzas de fundo observadas estão

ligadas as características texturais e estruturais das cinzas e as inerentes baixas

massas específicas dos grãos. Os altos teores das umidades ótimas devem ser

explicados pela natureza granular e porosa das cinzas.

Todas as cinzas de fundo testadas mostraram boas condições de compactação, sendo

facilmente trabalháveis em faixas de desvio de umidade(±2%) em relação a umidade

ótima, .

As curvas de compactação, nas tres energias, como podemos observar nas Figuras 7,

8 e 9, tem comportamento semelhante a solos arenosos, pois não apresentaram

expansão nos quatro dias que ficaram submersas.

Os valores das massas específicas aparentes secas máximas, para todas as

amostras, aumentaram, em média, 7% e 15%, quando se comparam os resultados

das energias normal com a intermediária e com a modificada, respectivamente e este

parâmetro é diretamente proporcional aos resultados do índice de suporte

Califórnia(I.S.C.).

As curvas de compactação nas tres energias, para cada amostra, mostrou a mesmo

comportamento que há para solos, ao ligarmos os pontos máximos das massas

específicas aparentes secas, podemos traçar uma curva denominada, Linha dos

Máximos, na qual observou-se, em todas as amostras, que a previsão para

determinação de massas específicas aparentes secas máximas, entre as energias

normal e modificada, é uma função do tipo exponencial, como podemos observar no

Quadro 6.

Procedência da Cinzas

L I n h a d o s M á x i m o s

Função Valores dos parâmetros Coeficiente de

determinação - R a b

TRACTEBEL

Y = aXb

5,55 x 103 -0,45 0,99

Celulose Riograndense

6,82 x 103 -0,52 0,99

Presidente Médici 1,59 x 104 -0,73 0,99

Quadro 7 – Resultados de ajuste da curva da linha dos máximos

Y = aXb

Y = Massas Específicas Aparente Seca Máxima (kg/m³)

X = Teores de umidades ótimas

a,b = parâmetros da função exponencial.

As características físicas apresentadas pelas tres amostras(TRACTEBEL, Celulose

Riograndense e Presidente Médici), sugere que elas podem ter sua aplicação em

aterros, seja para construção de rodovias, barragem, etc. Estes resultados são da cinza

de fundo inatura, mas estudos realizados pela CIENTEC, na qual, esta cinza foi

estabilizada com a adição de pequenos percentuais de cal hidratada (1 a 3%) os

valores de indice de suporte Califórnia chegaram a ficar nas faixas de 40 a 80%.

2.1.2.4. CONCLUSÃO

É um grande desperdício o não aproveitamento das cinzas de fundo e o seu descarte

como lixo. Tratam-se de materiais com extraordinárias propriedades físicas e

mecânicas que podem ser utilizados como materiais de construção para diversos fins.

Além disso o seu aproveitamento viria ao encontro da tão preconizada

sustentabilidade.

As características físicas apresentadas pelas tres amostras(TRACTEBEL, Celulose

Riograndense e Presidente Médici), sugere que elas podem ter sua aplicação em

aterros, seja para construção de rodovias, barragem, etc. Estes resultados são da cinza

de fundo inatura, mas estudos realizados pela CIENTEC, na qual, esta cinza foi

estabilizada com a adição de pequenos percentuais de cal hidratada (1 a 3%) os

valores de indice de suporte Califórnia chegaram a ficar nas faixas de 40 a 80%, esta

faixa é de brita graduada, onde é um material muito utilizado no Estado do Rio Grande

do sul, nas base e subbase de um pavimento, mas com um custo muito elevado,

principalmente se pensarmos que a utilização deste material necessariamente passa

por uma exploração de uma pedreira, onde o impacto ambiental na área é siginificativo.

REFERENCES [1] Conselho Estadual de Mineração CEM/RS - Estudos para o Estabelecimento de Política de Longo Prazo para a Produção e Uso do Carvão Mineral Nacional, Portop Alegre, 1988, pp. 21-25 e 47-57. [2] Rohde, G.M. et al. - Cinzas de Carvão Fóssil no Brasil, Porto Alegre, 2006, pp. 45-46, 55-56, 68-69, 70-71, 73-74. [3] Comissão de Minas e Energia – CARVÃO MINERAL, o combustível do século XXI, Brasília, 2005, pp.26-29 e 132-136. [4] MPX – Relatório de Visita à Fundação der Ciência e Tecnologia-CIENTEC, Rio de Janeiro, 2009, pp. 2-5. [5] ABNT, NBR 10005 – Procedimentos para obtenção de extrato lixiviado de resíduos sólidos. Rio de Janeiro, 2004.16p. [6] _____, NBR 7181 – Solo – Análise granulométrica. Rio de Janeiro, 1988.13p. [7] _____, NBR 6502 – Rochas e solos. Rio de Janeiro, 1995. 18p. [8] _____, NBR 6459 – Solo – Determinação do limite de liquidez. Rio de Janeiro, 1984. 6p. [9] _____, NBR 7180 – Solo – Determinação do limite de plasticidade; Rio de Janeiro, 1984. 3p. [10] ____, NBR 9895 – Solo – Índice de suporte Califórnia. Rio de Janeiro, 1987. 14p.