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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 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 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.