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Carvão Mineral

 

O carvão mineral é um combustível fóssil natural extraído da terra através do processo de mineração. É encontrado em grandes profundidades ou perto da superfície e possui aparência preta ou marrom, lisa, macia e quebradiça. O carvão é proveniente de depósitos de restos de plantas e árvores, ou seja, uma vegetação pré-histórica que se acumulou em pântanos sob uma lâmina d’água há milhões de anos. Com o passar do tempo, estes depósitos foram cobertos por argilas e areias, ocorrendo um soterramento gradual, que provocou aumento de temperatura e pressão sobre a matéria orgânica depositada. Isto expulsou o oxigênio e o hidrogênio, concentrando o carbono (processo de carbonificação).

Existem quatro estágios na formação do carvão mineral: turfa, linhito, carvão (hulha) e antracito, os quais dependem de fatores como pressão e temperatura para sua formação. Dos diversos combustíveis produzidos e conservados pela natureza sob a forma fossilizada, acredita-se que o carvão mineral é o mais abundante.

Tipos de carvão

Os carvões se classificam de acordo com o seu conteúdo de carbono fixo, cuja proporção aumenta à medida que o minério se forma.

Em ordem ascendente, os principais tipos são:

Linhito, que se desgasta rapidamente, pode incendiar-se espontaneamente e tem baixo valor calorífico.
É usado sobretudo na Alemanha e na Austrália
Carvão sub-betuminoso, utilizado principalmente em estações geradoras
Carvão betuminoso, o tipo mais comum e que, transformado freqüentemente em coque tem amplo emprego industrial
Antracito, que é um carvão lustroso, de combustão lenta, excelente para uso doméstico.

Histórico do carvão no Brasil

No Brasil, a história do carvão se inicia há cerca de 210 milhões de anos, na época em que a crosta da terra ainda estava convulsionada por terremotos, vulcões, furacões, vendavais e maremotos. Estes fenômenos provocaram lentos ou violentos cisalhamentos e fizeram as montanhas e os limites costeiros separarem-se da África pelo Oceano Atlântico.

Naquelas épocas geológicas, árvores gigantes e toda sorte de vegetação crescia, formando grandes e espessas florestas, favorecidas pela atmosfera muito rica em CO2, permitindo a intensificação da função clorofiliana e o crescimento dos vegetais em um clima particularmente quente e úmido.

O carvão é então a parte celulósica da vegetação, transformada pelo tempo, pressão, bactérias e outros agentes anaeróbicos, em uma massa carbonosa.

Sucessivas formações de florestas e afundamentos podem ter ocorrido ao longo de milhares de anos em uma mesma região, e então, camadas e camadas de carvões diferentes serão encontradas.

A matéria vegetal flutuante pode ainda ter sido transportada pelos rios e acumulada no fundo dos lagos ou pântanos mais ou menos isolados, e, assim, bactérias carboníferas limitadas serão encontradas separadas umas das outras, a profundidades diferentes.

A ocorrência do carvão no Brasil encontra-se principalmente nos estados do Rio Grande do Sul (28 bilhões de toneladas), Santa Catarina (3,3 bilhões de toneladas) e Paraná (104 milhões de toneladas).

História do Carvão no Rio Grande do Sul

O carvão sul-rio-grandense foi descoberto em 1795 pelo soldado português Vicente Wenceslau Gomes de Carvalho, conhecedor do carvão de pedra por ser ferreiro de profissão, na localidade de Curral Alto, na Estância do Leão. Em 1826, escravos de Fuão de Freitas descobrem carvão na região no Arroio dos Ratos, município de São Jerônimo, no Baixo Jacuí.

O empenho do presidente provincial Sr. Luiz Vieira Sinimbu, na busca de atrair indústrias para a Província, encarrega o inglês do País de Gales James Johnson, conhecedor do carvão de Cardiff, a realizar novas explorações. Em 1853, Johnson realiza sondagens e redescobre carvão à margem esquerda do Arroio dos Ratos, e juntamente com 10 mineiros naturais do País de Gales, abre a mina através de poço escavado e passa a produzir carvão em 1855. Johnson busca na Inglaterra recursos financeiros e cria a mineradora “Imperial Brazilian Colleries” e constrói estrada de ferro da mina dos Ratos até a vila de São Jerônimo (20 km), às margens do rio Jacuí. O carvão era transportado em vagonetas puxadas a burro (Barros Filho, Arlindo – Pioneiros das Minas de Carvão RS – Revista Carvão de Pedra, março 1970 e citação em Bunse, Heinrich A.W., 1984) e embarcado para Porto Alegre. Em 1875 Johnson passa a empresa para William Tweede, mas em 1880 a “Brazilian Colleries” vai à falência. Em 1882 foi substituída pela “Cia. Minas de Carvão do Arroio dos Ratos”; em 1887 a empresa abriu novo poço denominado Poço Dona Isabel, em homenagem à princesa imperial, que acompanha o imperador D. Pedro em visita às minas de carvão. Esta companhia operou até 1908.

O consumo de carvão nacional aumenta consideravelmente por ocasião da 1a. Guerra Mundial, especialmente pela Viação Férrea (também abastecida pelo carvão do baixo Jacuí e Candiota-Hulha Negra). No pós-guerra o carvão estrangeiro volta a ocupar o mercado e as mineradoras gaúchas buscam novo mercado para o seu carvão, adquirindo o controle de duas empresas em Porto Alegre (Fiat Lux e Força e Luz) resultando na construção da primeira usina térmica a carvão – Usina do Gasômetro; foi o primeiro passo à utilização do carvão na termoeletricidade. Porto Alegre, em 1928, contava com energia elétrica, bondes elétricos e gás encanado do carvão na Rua da Praia, mas por não contarem com filtros e precipitadores de cinzas, a poluição por particulados era intensa.

Em 1958 exauriu-se a mina dos Ratos após 105 anos de produção, desde sua descoberta, em 1826, e instalação da mina pelos ingleses em 1853.

A mineração do carvão em Candiota e Hulha Negra data de 1863 e atendia às fábricas e charqueadas da região. O carvão era garimpado em minas de encostas e às margens dos cursos d’água. Até 1920 o carvão do sul do Estado abasteceu a Viação Férrea. A partir de 1942 os estudos de Augusto Batista Pereira e do engenheiro José do Patrocínio Motta levaram à construção da usina elétrica de Candiota I (20 MW) em 1960, fator marcante para o desenvolvimento da indústria do carvão na região sul, bem como o pregresso municipal de regiões isoladas.

A mineração do carvão em Charqueadas se dá com a abertura do poço “Otávio Reis” de 300 metros de profundidade, cujas galerias cruzavam o leito do riu Jacuí; a mina de Charqueadas operou até a década de 80, paralisada devido aos altos custos de extração do mineral. Charqueadas contava com avançado sistema de beneficiamento do carvão em meio-denso, produzindo carvão para Aços Finos Piratini que produzia aços especiais (metalúrgica, desmantelada em 1991).

Fonte: Aramis J. Pereira Gomes, “Carvão do Brasil Turfa Agrícola: Geologia, Meio Ambiente e Participação Estratégica na Produção de Eletricidade no Sul do Brasil”, Est Edições, 2002.

Reservas

O Rio Grande do Sul possui 89,2% das reservas de carvão mineral nacional, um total de 28,802 milhões de t. A região carbonífera fica na área do Baixo Jacuí.

A Copelmi na região carbonífera tem 46,0 milhões de t. e opera nas seguintes minas:

Em Butiá ficam as minas de Butiá Leste, Balança, Norte BR 290. Recreio fica em terras de Butiá e Minas do Leão; Faxinal está em área de Arroio dos Ratos, enquanto que a mina de Água Boa fica em Morrinhos, São Jerônimo. Coreia fica em Minas do Leão.

A Companhia Rio-Grandense de Mineração tem no estado, reservas de 3 bilhões de toneladas em áreas de lavra e áreas em fase de pesquisa. A CRM opera na mina de Taquara e Leão I, no município de Minas do Leão II, também localizado no mesmo município, que faz parte da região carbonífera. A mina Leão II foi arrendada em outubro de 2002 pelo empresário catarinense Alfredo Gazzola, da Carbonífera Criciúma.

Fonte: Benedito Veit, “Assim Nasce uma Riqueza: A trajetória do carvão na Região Carbonífera”, Ed. Alcance, 2004.

Os ciclos do carvão na região carbonífera de Santa Catarina

Em Santa Catarina, o início das atividades carboníferas aconteceu no final do Século XIX, realizadas por uma companhia britânica que construiu uma ferrovia e explorava as minas. Em 1885 foi inaugurado o primeiro trecho da ferrovia Dona Tereza Cristina, ligando Lauro Müller ao Porto de Laguna, e chegando, em 1919, a São José de Cresciuma. Como o carvão catarinense era considerado de baixa qualidade, sua exploração não despertou muito o interesse por parte dos ingleses. Diante desse quadro, o Governo Federal repassou a concessão para indústrias cariocas, destacando-se, inicialmente, Henrique Lage e, depois, Álvaro Catão e Sebastião Netto Campos.

Com a queda da compra do carvão importado, durante a Primeira Guerra Mundial, o produto catarinense assistiu seu primeiro surto de exploração, época em que foram ampliados os ramais ferroviários no Sul do estado e inauguradas novas empresas mineradoras. Em 1917 entra em operação a Companhia Brasileira Carbonífera Araranguá (CBCA) e, 1918, a Companhia Carbonífera Urussanga (CCU). Na década seguinte, em 1921, surgem a Companhia Carbonífera próspera e a Companhia Carbonífera Ítalo-Brasileira em, em 1922, a Companhia Nacional Mineração Barro Branco.

O segundo surto veio no Governo Federal Getúlio Vargas, com decreto determinando o consumo do carvão nacional e com a construção da Companhia Siderúrgica nacional (CSN). A obrigatoriedade da utilização do carvão nacional foi estabelecida em 10% em 1931, aumentando esta cota para 20% em 1940. A CSN foi construída em 1946.

Nos anos 40 e 50 várias minas operavam na região e pertenciam a pequenos proprietários locais, grandes empreendedores cariocas e uma estatal, a Companhia Próspera, subsidiária da CSN. Ao longo dos anos 60 ocorrem profundas mudanças no setor e, no início dos anos 70, estavam em atividades apenas 11 mineradoras, a maioria pertencente a empresários locais.

O último boom no setor foi com a crise do petróleo em 1973, com as atenções voltadas novamente para o uso do carvão nacional. No início da década de 90 o setor é desregulamentado por decreto do Governo Federal, mergulhando toda a região sulcatarinense em profunda crise.

O início de uma nova fase de desenvolvimento da atividade carbonífera no Sul do estado se avizinha com a implantação de um parque térmico na região. Estudos técnicos vêm sendo realizados com base em tecnologias avançadas já desenvolvidas nos Estados Unidos. O trabalho tem envolvido as empresas mineradoras da região que, nos últimos cinco anos, priorizaram políticas de recuperação e proteção ambiental, de segurança e saúde do trabalhador e investimentos na qualificação tecnológica das minas.

Como é usado

Energia elétrica

Atualmente, o principal uso da combustão direta do carvão é na geração de eletricidade, por meio de usinas termoelétricas. Essa tecnologia está bem desenvolvida e é economicamente competitiva.

Vale destacar que o carvão mineral não é o único combustível usado para gerar energia: petróleo, gás natural, energia nuclear, hidroelétricas e até o vento e o sol podem ser utilizados.

Calor

Diversas indústrias necessitam de calor em processos de produção, tais como a secagem de produtos, cerâmicas e fabricação de vidros. Estas atividades utilizam o carvão mineral na geração de calor.

Siderurgia

O carvão metalúrgico é o principal combustível utilizado em um alto forno, local em que é fundido o minério de ferro para a produção do ferro metálico e aço. Cerca de 70% destes materiais são produzidos pelas usinas siderúrgicas e são utilizados na construção de carros, pontes, edifícios, casas, panelas, etc. As indústrias siderúrgicas brasileiras importam mais de 14 milhões de toneladas anuais de carvão metalúrgico, provenientes de países como EUA, China, Austrália e Polônia.

Saiba mais

Do gás produzido pelo carvão, pode-se obter fertilizantes, amônia, combustíveis líquidos, lubrificantes, combustível para aviação, diesel, metanol, etc.

Fonte: www.carvaomineral.com.br

Carvão Mineral

Dos diversos combustíveis produzidos e conservados pela natureza sob a forma fossilizada, acredita-se o carvão mineral, o mais abundante.

DESCOBERTA DO CARVÃO DE PEDRA

A primeira descoberta do carvão mineral, provavelmente ocorreu na idade da pedra lascada.

Alguém um “homo sappiens” tentou queimar arbustos, folhas secas, e para proteger o fogo, cercou de pedras pretas, que se achavam soltas no chão da caverna.

Durante a queima dos arbustos, as pequenas pedras pretas mais próximas do fogo, começaram a derreter, soltando fumaça esbranquiçada e depois rolos de fumos marrons alaranjados.

Em poucos minutos, começaram as longas labaredas, desprendendo muito calor, mais forte do que o dos arbustos e por período bastante prolongado.

Para surpresa do “homem”, após tanta chama desprendida da pedra, ela própria começou a se tornar incandescente, sem pegar fogo, porem desprendida mais calor do que os arbustos, e por muito mais tempo. Pode ser uma fantasia, dedução ou ficção, porem bem que pode ter acontecido desse modo.

O QUE É CARVÃO MINERAL?

Quase sempre em um pedaço de carvão achado ao acaso, podem descobrir-se vestígios de uma formação celulósica da madeira. É quando observamos esse fato, que comprovamos sua origem e podemos imaginar a incrível história da formação do carvão mineral.

No Brasil, essa história se inicia há cerca de 230 milhões de anos, na época em que a crosta da terra ainda estava convulsionada por terremotos, vulcões, furacões, vendavais e maremotos, que provocaram lentos ou violentos cisalhamentos e que fizeram nossas montanhas e nossos limites costeiros, separados dos da África, pelo Oceano Atlântico.

Naquelas épocas geológicas, arvores gigantes e toda sorte de vegetação, crescia, formando grandes e espessas florestas, favorecidas pela atmosfera muito rica em CO2, permitindo a intensificação da função clorofiliana e o crescimento dos vegetais de forma extraordinária em um clima particularmente quente e úmido.

O carvão é então a parte celulósica da vegetação, transformada pelo tempo, pressão, bactérias e outros agentes anaeróbicos, em uma massa carbonosa. É fácil imaginar as centenas de carvões que foram assim formadas. Sucessivas formações de florestas e sucessivos afundamentos podem Ter ocorrido ao longo de milhares de anos em uma mesma região, e então, camadas e camadas de carvões diferentes serão encontradas.

A matéria vegetal flutuante, pode ainda Ter sido transportada pelos rios e acumuladas no fundo dos lagos ou pântanos mais, ou menos isolados, e, assim, bactérias carboníferas limitadas serão encontradas separadas umas das outras, a profundidades diferentes.

Em outra parte do mesmo território, a fermentação bacteriana encontrou as condições ideais de desenvolvimento em uma floresta soterrada a pouca profundidade, e então, serão encontrados carvões altamente carbonizados, aflorando a céu aberto.

Em outras palavras: o processo químico de carbonização reduz-se a uma maceração dos vegetais sob a água das selvas pantanosas, seguida de uma fermentação anaeróbica em meio hídrico, dos hidratos de carbono, do qual são formados hidrogênio, metano e anidrido carbônico.

Estas substâncias são gasosas e, com a compressão, escapam através dos estratos que soterram os vegetais, enriquecendo a massa carbonosa em carbono sólido, restando pouca matéria volátil. A pureza do carvão em relação a matérias estranhas, depende muito de como a massa original foi composta, misturada, transformada, transportada e depositada.

O processo de fermentação anaeróbica chega a um ponto em que é detido pela formação de ácidos, que são dejetos das bactérias anaeróbicas e que criam um meio anti-séptico. O grau de carbonização portanto, não depende da idade de soterramento dos vegetais e sim do tempo de aparecimento dessa fase anti-séptica inibidora do processo de enriquecimento de carbono, da massa carbonosa.

IDADE GEOLÓGICA DO CARVÃO

A idade geológica do carvão brasileiro oscila entre 230 e 280 milhões de anos, que segundo estudiosos do assunto, vem da era paleozóica – período carbonífero, que ainda pode ser dividido em duas classes: Mississipiana e Pelsilvaniana.

Como a diferença entre os períodos é irrelevante, considerando que a terra tem quatro e meio bilhões de anos, desde a sua origem, pouco importa.

O quadro abaixo mostra como ocorre a evolução da composição elementar, desde vegetais até o termo mais evoluído do carvão mineral que é o antracito, quase carbono puro:

Tipo % O2 % H2 % C
Celulose 49.4 6.2 44.4
Turfa 40.0 6.0 54 a 60
Linhito 25.0 5.0 65 a 75
Hulha 15.0 4.5 75 a 85
Antracito 3.0 2.0 95.0

RESERVAS MUNDIAIS

Praticamente 90% das reservas de carvão mineral, assim como das reservas de petróleo, encontram-se localizadas no hemisfério norte, bem como desertos, indicando que havia oceanos, onde atualmente quatro países detêm as maiores reservas:

Rússia 56.5%
Estados Unidos 19.5%
Ásia China 9.5%
Canadá 7.8%
Europa 5.0%
África 1.3%
Outros 0.4%
Total 100.0%

As reservas prováveis, estão calculadas em 10.750 bilhões de toneladas equivalente a carvão, sendo que uma tonelada equivalente a carvão, se refere de 7.000 kcal/kg de PCS.

Muitos países em desenvolvimento, que tem reservas de carvão mineral, estão explorando para uso próprio ou para exportação, como a Colômbia, principalmente quando se trata de carvão siderúrgico.

PRODUÇÃO MUNDIAL

A produção mundial de carvão, pouco mudou, ainda em torno de 5 bilhões de ton/ano, sendo que 16 % das reservas conhecidas e oficialmente calculadas, serão consumidas até o anO2000.

O carvão não compete com as demais fontes de energia, só para ganhar o título de solução para a crise energética, porem se de repente todas as fontes de energia faltassem, o carvão sozinho daria para assegurar 150 anos de consumo, isso pelos métodos até então conhecidos.

Até o anO2050, com modesto crescimento no consumo, ainda existirão reservas de petróleo, isso se não surgirem novas áreas, porem se não surgirem outras soluções será o carvão o combustível fóssil disponível, por isso engenheiros que só sabem lidar com o petróleo, estarão desempregados.

Possivelmente, após o anO2000, já terão sido adotados processos mais eficientes, de modo geral, as máquinas terão maior rendimento térmico, estarão em uso “células combustíveis”, queima para gases ionizados para MHD, gaseificação, liquefação do carvão, ( a África do Sul já faz ), etc, de modo a aproveitar melhor as reservas remanescentes do século XX.

O carvão será, sem dúvida, a última esperança, porem os técnicos deverão tomar decisões importantes, de como utilizar racionalmente, em relação ao desenvolvimento de cada país, considerando meio ambiente e saúde do trabalhador na indústria carbonífera, onde o homem aos 50 anos, está com os pulmões forrados de carbono (carvão) pela Pneumoconiose, sem ânimo e sem força para trabalhar, o que significa, falta de equipamentos e métodos de proteção.

RESERVAS DO BRASIL

No Brasil, as principais reservas de carvão mineral estão situadas nos Estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Paraná e São Paulo, em ordem decrescente, São Paulo é a menor.

Em milhões de toneladas:

Rio Grande do Sul 20.859
Santa Catarina 1.941
Paraná 179
São Paulo 10
Total 22.888

Ultimamente, com a descoberta da jazida da Santa Teresinha – RS, o CRPM registra reservas da ordem de 23 bilhões de ton., porem o Brasil importa anualmente 12 milhões de toneladas de carvão siderúrgico, afora o carvão vegetal usado na redução de ferro gusa, nas siderurgias.

COMPOSIÇÃO DO CARVÃO DO BRASIL

Até a crise energética mundial de 1972, o país não ligava para o nosso carvão, alegando ser de baixa qualidade, pelo teor de cinzas. Com a crise, estudos foram realizados surgindo a CAEEB, Companhia Auxiliar de Estudos Elétricos Brasileiros, que ficou encarregada de desenvolver o consumo do nosso carvão, com verbas do CNP, traçando inicialmente um programa de suprir as fábricas de cimento, decidiram levar o carvão somente até o porto de Espírito Santo.

Carbono 59.87%
Hidrogênio 3.78%
Oxigênio 7.01%
Enxofre 2.51%
Cinzas 26.83%
Total 100%

Comparação dos Carvões Latino-americanos

1º Chileno
2º Colombiano
3º Peruano
4º Mexicano
5º Brasileiro
com base no PCI, função do teor de enxofre

PRODUÇÃO E CONSUMO MUNDIAL

A produção nacional de carvão, conforme dados divulgados no Balanço Energético de 1983, se situava em 21.5 milhões de toneladas, de carvão bruto (ROM), para obter pouco mais de 7 milhões de toneladas depois de beneficiado, (33%) para 1996, está previsto 8 milhões de toneladas, quase não aumentou.

No sul do país, o carvão energético é consumido pelas termelétricas e pelas fábricas de cimento, até o Estado do Espírito Santo, alcançando 8 milhões de toneladas, que representa 33.3% do volume movimentado do subsolo até a superfície, significando que quase 67% é de rejeitos.

A previsão de consumo para 1996 é de 20 milhões de toneladas, sendo na siderurgia 12 milhões, praticamente todo importado, cimentO2 milhões, termelétricas 4 milhões, papel e celulose ½ milhão e outros 1.5 milhões.

Convém ressaltar experiências que vem sendo feitas, na área de gaseificação e na área de mistura com óleo combustível BPF, para consumo nas refinarias de petróleo.

GASEIFICAÇÃO DE CARVÃO MINERAL

O futuro do carvão nacional, vai depender da gaseificação, considerando o teor de cinzas (26%) e o de rejeito (67%) do carvão retirado da mina, que alem de não ser aproveitado, e poluente.

A gaseificação baseia-se em princípios bem conhecidos, consistindo numa seqüência de transformação termo-químicas de qualquer matéria prima combustível, que tenha características adequadas.

As reações básicas são :

Secagem
Pirólise
Oxidação
Redução

Como ocorrem as reações finais?

1 – Exotérmica: C + O2 ------> CO2 + 97.000 Kcal/kmol
2 – Endotérmica: CO2 + C ------> 2 CO – 38.200 kcal/kmol
3 – Endotérmica: C + 2H2O ------> CO2 + 2H2 – 28200 kcal/kmol
4 – Exotérmica: C + 2H2 ------> CH2 + 21.400 kcal/kmol

O rendimento dos gaseificadores se determina:

Carvão Mineral

Sendo:

V em Nm³ do gás produzido
hg em kcal/Nm³ do gás produzido
Q em kcal/Nm³ do calor reversível do gás
B em Kg do combustível utilizado
PCI em Kcal/Kg do combustível, poder calorífico inferior
S em Kcal/hora de calor latente dos subprodutos

Os gaseificadores podem ser enquadrados em quatro tipos:

1 – Leito Fixo
2 – Leito Fluidizado
3 – Leito Arrastado
4 – Sais Fundido

1 – Leito Fixo

É o leito de carvão suportado por grelha fixa, onde o carvão é alimentado por meios manuais e o ar entra por baixo da grelha.

Exemplo

Gaseificador WELMAN que pode ser simples ou de duplo estágios (IGI) com duas saídas de gás, uma ao nível da zona de destilação e outra bem proxima ao topo na zona de secagem do vaso de pirólise.

Gaseificador LURGI, onde cada etapa do reator tem dispositivos de vedação separando herméticamente as seções, (alimentação, secagem, pirólise, lavagem, resíduos, cinzas, etc).

2 – Leito Fluidizado

A gaseificação em leito fluidizado requer uma alimentação de ar pressurizado por baixo da tela, da câmara de combustão vertical, que suporta o leito de areia, outros tipos de leito, sendo que o carvão micro-pulverizado é alimentado por cima.

Exemplo

Gaseificador WINKLER, que também tem o cabeçote de alimentação na horizontal, porem é o oxigênio e o vapor que mantém o carvão moído em suspensão (fluidizado) em constante ebulição para controle da combustão.

3 – Leito Arrastado

É o leito de carvão pulverizado, com oxigênio e vapor, introduzido nos cabeçotes, queimando no gaseificador a 2000 ºC, que funde carvão e cinzas, sendo que parte escorre do gaseificador para o tanque d’água. A cinza restante sai pela chaminé.

Exemplo:

Gaseificador KOPPERS, cuja principal diferença está na alimentação do carvão, que está na horizontal e tem um recuperador de calor na saída do gás.

4 – Sais Fundido

É num leito de Carbonato de Sódio a 1000 ºC ou Óxido de ferro a 1500 ºC , atuando como meio de fusão do catalizador das reações de gaseificação, para gás de baixo poder calorífico (1500 Kcal/Nm³) e de médio poder calorífico ( 3000 Kcal/Nm³).

O gás de baixo poder calorífico é mais usado para fins industriais, canalizado até 10 km, cujo gaseificante é ar e vapor d’água, fabricado pela Cia. Riograndense de Nitrogenados.

O gás de médio poder calorífico, tem aplicação mais ampla ( síntese de amônia, síntese de metanol) usa como gaseificante oxigênio e vapor d’água.

Afora a gaseificação, também se faz liquefação, partindo da gaseificação que alem do arranjo molecular em presença de um catalizador metálico, tem a liquefação por síntese, usada na África do Sul (processo alemão Fischer-Tropsch) e a liquefação por hifdrogenação usada na Inglaterra.

Na UNICAMP, especialistas estão desenvolvendo um projeto de liquefação por hidrólise, que consiste na hidrogenação do carvão pela injeção de hidrogênio a 800 ºC, para produzir Benzeno, Tolueno e Xileno, até agora extraídos do petróleo.

Na França, na localidade de Artois, tivemos conhecimento de que estava sendo desenvolvido um gaseificador bastante curioso ( gaseificação “in sito”) que consiste de dois poços de grande profundidade verticais, revestidos de tubos de aço, separador de uma distância de 500 metros, porem ligador por um túnel, atravessando a jazida de carvão, que serve de fornalha, onde uma vez começada a combustão controlada a jazida de carvão, produzem-se CO, CO2 e CH, ajudados por injetores de vapor d’água, exaustores e compressores de gases, sendo a primeira coluna para alimentaçao e a segunda funcionando como chaminé.

Diante do avanço nessa área, acreditamos que o futuro do carvão mineral, está na gaseificação, por que pode ser realizada nas proximidades das jazidas e o gás passa a ser um combustível nobre, transportado por gasodutos, onde já esteja circulando outros gases combustíveis.

ENTREPOSTOS DE CARVAO DO BRASIL

Temos instalados 12 entrepostos com capacidade de armazenar 8 milhões de toneladas de carvão mineral, sendo que o de Tubarão – SC, é para 6 milhões de toneladas e ocupa uma área de 120 hectares, o que nos dá uma idéia das dificuldades para armazenamento e manuseio do carvão.

Fonte: www.mundodoquimico.hpg.ig.com.br

Carvão Mineral

O carvão é bastante utilizado tanto para gerar energia elétrica em usinas termelétricas quanto como matéria-prima para produzir aço nas siderúrgicas.

Os altos-fornos dessas indústrias exigem um carvão mineral de alta qualidade, que não possuam resíduos: um carvão com alto poder calorífero (que produz muito calor, muita energia), com elevada concentração de carbono.

Além desses usos, do carvão mineral pode-se obter gás de uso doméstico (gás de rua). Existe o carvão vegetal, produzido pelo homem através da queima de madeira e de uso bem menos importante (padarias, restaurantes e residências), mas é o carvão mineral – que também foi produzido pela queima de florestas, embora não pelo homem e sim pela natureza, há milhões de anos – que possui maior poder calorífero e tem uso industrial intenso. Esse recurso natural – o carvão mineral – aparece em terrenos sedimentares, especialmente nos dos períodos carbonífero e Permiano, da era Paleozóica.

Existem diferentes tipos de carvão, alguns de melhor qualidade como fonte de energia (os que têm maior porcentagem de carbono)m e outros de poder calorífero inferior. A turfa é o que possui menor teor de carbono; a seguir vem a linhita, depois a hulha, que é o tipo mais abundante e mais consumido no mundo (por volta de 80% do total), e por fim o antracito, o mais puro (95% de carbono) mas também o mais raro, representando apenas cerca de 5% do consumo mundial.

Abaixo podemos ver as reservas carboníferas do mundo

Tipos de Carvão Mineral

O carvão mineral, dependendo do tempo decorrido do processo de fossilização, pode ser:

Do tipo turfa ........................... com aprox. 60% de carbono.
Do tipo linhito ......................... com aprox. 70% de carbono.
Do tipo hulha ......................... com aprox. 80 a 85% de carbono.
Do tipo antracito .................... com aprox. 90% de carbono.

Turfa

carbono .......... 60,0%
hidrogênio ....... 5,5 %
oxigênio ......... 32,0 %

Linhito

carbono ......... 65,0 a 75,0 %
hidrogênio ..... 5,0 %
oxigênio ........ 16,0 a 25,0 %

Hulha

carbono ......... 80,0 a 85,0 %
hidrogênio .....4,5 a 5,5 %
oxigênio .......12,0 a 21,0 % (no carvão sub-betuminoso)e 5,0 a 20,0 % (no carvão betuminoso).

Antracito

carbono .......... 90,0 %
hidrogênio ......3,0 a 4,0 %
oxigênio ......... 4,0 a 5,0 %

Reservas Mundiais

Praticamente 90% das reservas de carvão mineral, assim como das reservas de petróleo, encontram-se localizadas no hemisfério norte, bem como desertos, indicando que havia oceanos, onde atualmente quatro países detêm as maiores reservas:

Rússia 56.5%
Estados Unidos
19.5%
Ásia China
9.5%
Canadá
7.8%
Europa
5.0%
África
1.3%
Outros
0.4%
Total
100.0%

As reservas prováveis, estão calculadas em 10.750 bilhões de toneladas equivalente a carvão, sendo que uma tonelada equivalente a carvão, se refere de 7.000 kcal/kg de PCS. Muitos países em desenvolvimento, que tem reservas de carvão mineral, estão explorando para uso próprio ou para exportação, como a Colômbia, principalmente quando se trata de carvão siderúrgico.

Reservas de Carvão no Mundo

De todos os combustíveis fósseis o carvão é sem dúvida o com maior reserva no mundo. Foi estimado atualmente que há mais de um trilhão de toneladas de carvão em reservas economicamente acessíveis usando a atual tecnologia de exploração de minas. Além de as reservas de carvão serem grandes, elas são geograficamente divididas, sendo espalhadas por centenas de países em todos os continentes. Essa grande quantidade de minas garantem um reserva para um grande período de exploração. Se o nível de exploração mundial continuar como atualmente as reservas são suficientes para durar aproximadamente 250 anos.

Ainda mais, significativos avanços tecnológicos continuam a ser feitos de modo a melhorar a eficiência do carvão, fazendo com que mais energia seja retirada e utilizada de uma tonelada de carvão. As reservas atuais de carvão são mais do que cinco vezes maior do que as reservas de petróleo (de duração de aproximadamente 45 anos) e mais do que três vezes maiores das que de gás natural ( de duração de aproximadamente 70 anos).

É importante ressaltar que o carvão já foi usado como forma de energia durante anos. O carvão não só forneceu a energia que abasteceu toda a Revolução Industrial no século 19 como também impulsionou toda a era da eletricidade no séculO20. Atualmente aproximadamente 40 % da eletricidade gerada mundialmente é produzida através do carvão.

Alguns desses países que dependem da energia elétrica gerada pelo carvão são: América do Sul, Dinamarca, China, Grécia, Alemanha e Estados Unidos. A indústria de ferro e aço mundial também é fortemente dependente do uso do carvão.

Produção Mundial

A produção mundial de carvão, pouco mudou, ainda em torno de 5 bilhões de ton/ano, sendo que 16 % das reservas conhecidas e oficialmente calculadas, serão consumidas até o anO2000. O carvão não compete com as demais fontes de energia, só para ganhar o título de solução para a crise energética, porem se de repente todas as fontes de energia faltassem, o carvão sozinho daria para assegurar 150 anos de consumo, isso pelos métodos até então conhecidos.

Até o anO2050, com modesto crescimento no consumo, ainda existirão reservas de petróleo, isso se não surgirem novas áreas, porem se não surgirem outras soluções será o carvão o combustível fóssil disponível, por isso engenheiros que só sabem lidar com o petróleo, estarão desempregados.

Possivelmente, após o anO2000, já terão sido adotados processos mais eficientes, de modo geral, as máquinas terão maior rendimento térmico, estarão em uso “células combustíveis”, queima para gases ionizados para MHD, gaseificação, liquefação do carvão, ( a África do Sul já faz ), etc, de modo a aproveitar melhor as reservas remanescentes do século XX.

O carvão será, sem dúvida, a última esperança, porem os técnicos deverão tomar decisões importantes, de como utilizar racionalmente, em relação ao desenvolvimento de cada país, considerando meio ambiente e saúde do trabalhador na indústria carbonífera, onde o homem aos 50 anos, está com os pulmões forrados de carbono (carvão) pela Pneumoconiose, sem ânimo e sem força para trabalhar, o que significa, falta de equipamentos e métodos de proteção.

Carvão Mineral no Brasil

Historicamente, o carvão brasileiro foi descoberto em Santa Catarina, em 1827, na localidade de Guatá, município de Lauro Müller e foi inicialmente explotado por uma empresa inglesa que construiu uma ferrovia ligando Lauro Müller ao porto de Laguna. Como o carvão catarinense era considerado de baixa qualidade, sua explotação deixou de despertar interesse para os ingleses, obrigando o Governo Federal a repassar a concessão para indústrias cariocas, destacando-se inicialmente empresários como Henrique Lage, Álvaro Catão e Sebastião Neto.

As maiores jazidas de carvão mineral do País situam-se nos estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina. As menores, no Paraná e São Paulo. As reservas brasileiras totalizam 32 bilhões de toneladas de carvão "in situ". Deste total, o estado do Rio Grande do Sul possui 89,25%, Santa Catarina 10,41%, Paraná 0,32% e São Paulo 0,02%. Somente a Jazida de Candiota, situada no sudoeste do estado do Rio Grande do Sul, possui 38% de todo o carvão nacional, distribuído sob a forma de 17 camadas de carvão. A mais importante destas é a camada Candiota, com 4,5 metros de espessura, em média, composta por dois bancos de carvão.

Em todos estes estados, as camadas explotadas acham-se associadas às litologias da Formação Rio Bonito, do Grupo Guatá, de idade permiana.

Estas camadas recebem diferentes denominações regionais em cada jazida, tais como: Camada Candiota; S2 e I na Mina do Leão; CL4 na jazida Chico Lomã, no Rio Grande do Sul. Em Santa Catarina são conhecidas a Camada Barro Branco, Camada Bonito e Camada Irapuá, enquanto no Paraná ocorre a Figueira/Sapopema. A maioria do carvão riograndense é do tipo betuminoso alto volátil C, enquanto o carvão catarinense é do tipo betuminoso alto volátil A, considerado de melhor qualidade.

Lavras de Carvão

É o processo de extração do carvão. Pode ser lavra a céu aberto ou lavra subterrânea. A lavra a céu aberto é possível quando a camada de carvão está aflorando à superfície.

A lavra consiste na remoção da camada estéril (superior), deixando a camada de carvão ao tempo, onde então, extrai-se o carvão mineral.

A lavra subterrânea (mais profunda) é feita através de galerias. Esta extração pode ser manual, semi-mecanizada ou mecanizada

Lavra a ceú aberto

Conseqüência da extração

Como conseqüência da lavra de carvão, tanto a céu aberto quanto subterrânea, grandes áreas foram degradadas e tiveram seus recursos naturais comprometidos, tanto no Rio Grande do Sul como em Santa Catarina.

Somente nas últimas décadas, com a crescente pressão da sociedade organizada, órgãos de fiscalização ambiental, promotorias públicas, empresas, governos estaduais e federal passaram a se preocupar com a recuperação do passivo ambiental decorrente da lavra de carvão.

Assim, algumas áreas, em ambos os estados, já foram recuperadas e outras estão em fase de recuperação. Em Santa Catarina encontra-se em desenvolvimento um grande plano de recuperação, o "Projeto para Recuperação Ambiental da Bacia Carbonífera Sul Catarinense" coordenado pelo Sindicato das Indústrias de Extração de Carvão do Estado de Santa Catarina - SIECESC, e cujos resultados já se fazem notar.

Alguns Impactos Ambientais

Lixiviação pela água da chuva contendo pirita(sulfeto de ferro e óxidos metálicos), assim aumenta a acidez do solo bem como dos corpos de água receptores desta.

Fonte: geocities.com

Carvão Mineral

É uma das formas pela qual o elemento carbono aparece na natureza de modo abundante em certas regiões do globo.

O carvão mineral resulta da decomposição de grandes florestas que existiram em certas partes do globo terrestre , por ocasião do período carbonífero da era Primária. A hulha resulta da transformação da celulose dos vegetais que compõem as árvores, pela perda do hidrogênio e oxigênio com grande enriquecimento de carbono.

Duas correntes principais procuram explicar a origem do carvão mineral:

a) Autóctone
b)
Alóctone.

A primeira dessas correntes – autóctone – diz que a hulha é oriunda da decomposição das grandes florestas no próprio local, enquanto a segunda considera proveniente da sedimentação de detritos vegetais carregados pelas águas.

A principal aplicação do carvão é de servir como combustível, embora se possa também extrair dele grande número de subprodutos, como alcatrão, do qual se destila o benzol ou o benzeno, xilol, toluol, e etc. Além desses produtos temos ainda o ácido fênico ou fenol, a naftalina, e etc.

Quanto as condições propícias à formação do carvão mineral, isto é , carvão fóssil, devemos acentuar o fato de que a ocorrência de terrenos de idade carbonífera numa área não significa, necessariamente, a existência de carvão mineral.

As jazidas de carvão representam antigos restos de vegetais que foram transformados In situ, ou transportados a longas distâncias. Trata-se da decomposição da celulose proveniente de restos vegetais pelo enriquecimento em carbono e perda de hidrogênio , decomposição esta em função de bactérias especiais, como a Micrococus Carbo. Esta bactéria é anaeróbia, isto é, morre em contato com o ar. Assim, a celulose é destruída perdendo grande parte de seu oxigênio.

Nos carvões húmicos há uma parte de matérias minerais (argila, areia, pirita, ou marcassita), e uma parte de materiais combustíveis. Os carvões de boa qualidade são os que contém muito pequena quantidade de matérias minerais, pois estas não queimam, e também, roubam calor aquecendo-se até o ponto de fusão.

Afinal de contas, não é o carvão senão florestas concentradas, por um processo natural – o da incarbonização – que, eliminando o que era inútil dos tecidos vegetais, sob o ponto de vista energético, concentra o que é útil e que nos oferece ao uso, resguardado através de milhões de anos, nas camadas do subsolo. O grande surto da vegetação no período Carbonífero foi possível graças à umidade generalizada e a riqueza de anidrido carbônico na atmosfera; assim se desenvolveram plantas de organização ainda inferior sem flores e frutos, com seus caules gigantescos e folhagens robustas, crescendo nas baixadas paludosas e acumulando matéria vegetal soterrada nas bacias sujeitas a uma subsidência , que permitirá a formação de novas camadas de matéria vegetal acumulada.

A marcha da incarbonização a partir das substâncias vegetais é a seguinte: celulose, turfa, linhito, carvão betuminoso, antracito e grafita. Esta marcha exige longas eras da coluna geológica. Assim é que o linhito não ocorre em camadas mais novas que as teciárias, e os carvões não ocorrem a não ser no Carbonífero ou Permiano, salvo condições excepcionais de metamorfismo, seja pelo leito de intrusões locais, seja graças ao tectonismo anormalmente aumentado.

Constituição dos depósitos carbonosos

Turfa: Depósito recente de carvões, formado principalmente em regiões de clima frio ou temperado, onde os vegetais são carbonizados antes do apodrecimento.

Representa o primeiro estágio do carvão mineral. É originária de zonas pantanosas, de restos vegetais, e seu teor de água é muito elevado variando de 65 a 90%. As regiões de turfeiras constituíam , áreas de alagadiços. O seu poder calorífico é alto variando de 3.000 a 5.000 quilocalorias. A turfa é hoje principal fonte de energia suplementar nos países escandinavos e ex-socialistas. No Brasil existem depósitos de turfa em Macaé, Maricá, na baixada de Jacarepaguá, no alto da serra de Bocaina, Itatiaia e etc.

Linhito: Carvão fóssil de coloração castanho-negra de valor secundário, sendo sua formação atribuída aos terrenos terciários, como nas bacias de Gandarela e Fonseca (Estado de Minas Gerais), Caçapava (Estado de São Paulo) e, também, na Bacia Amazônica, principalmente na sua parte oeste, nos municípios de Tabatinga e Benjamim Constant. O seu teor de água varia entre 10 e 30% e o poder calorífico vai de 4.000 a 6.000 quilocalorias. O linhito representa um carvão secundário quanto ao seu valor, estando numa situação intermediária entre a turfa e o carvão betuminoso. No Brasil existem várias áreas onde há linhitos, como no alto Solimões, no estado do Amazonas.

Carvão Betuminoso (Hulha): Com o correr do tempo geológico as condições de pressão e temperatura vão lentamente aumentando, graças a deposição de novos sedimentos sobre o linhito.

A pressão que aumenta é dada pela carga de sedimentos que sepultam o linhito e a temperatura aumenta como conseqüência do grau geotérmico da região. Com isso o linhito vai se transformando lentamente em hulha. Salvo alguma exceções locais, (onde há anormalidade rigorosa de metamorfismo), a hulha ocorre sempre associada a sedimentos carboníferos e permianos, isto é, sedimentos formados a cerca de 200 milhões de anos. A hulha então considera-se um carvão de média a alta categoria, de cor negra, possuindo qualidade de coqueificação mais expressivas a medida que seus teores de materiais voláteis diminuem. Produz fumaça ao queimar, atingindo 4.550 quilocalorias de poder calorífico superior.

Antracito: Continuando o processo, ou patenteando-se mais as condições de pressão e temperatura ( o que se verifica por movimentos tectônicos, ou intrusões magmáticas), dar-se-à a transformação da hulha em antracito. Sendo o antracito um carvão de alta categoria, com textura densa e semelhante à rocha. Não é um carvão coqueificável, e ao queimar não produz chama.

Processos geológicos na formação do carvão

Para a formação do carvão são necessárias várias condições conjugadas, desenvolvimento de uma vegetação continental que permita um acúmulo de substância vegetal, condições de proteção contra a decomposição total, fato que ocorre quando há cobertura imediata pela água, e após o acúmulo subaquoso deve ocorrer o sepultamento contínuo e prolongado por sedimentos. Outro processo geológico de grande importância na formação de grande jazidas de carvão é a instabilidade tectônica, ocasionando repetidas vezes condições para a formação de turfeiras, e também a movimentação das camadas sólidas de carvão.

Carvão Mineral
Plantas morrem, formando massa de matéria vegetal em decomposição.

Num processo de soterramento por outras camadas de rochas, essa matéria vegetal é transformada, sob ação do calor e pressão em carvão.

Carvão Mineral
Movimentos de crosta provocam dobramentos nas camadas de rocha.
Por esse motivo, o carvão pode ser encontrado tanto a flor da terra como em camadas rofundas

Região Carbonífera Brasileira

No período Carbonífero existiu no sul do Brasil um clima que favoreceu o crescimento de tais florestas, dando uma vegetação exuberante.

Entre as condições favoráveis para o acúmulo dos restos vegetais podemos citar: um relevo plano com lagos e pantanais capazes de permitir a deposição de matéria vegetal morta. Em tais depressão do solo, à semelhança de lagos, era preciso a existência de um nível d’água sem grande variação sazonal, permitindo sempre o acúmulo de novos resíduos e cobrindo sempre os restos vegetais mortos.

No sul do Brasil, os terrenos de idade carbonífera vão desde São Paulo até o Rio Grande do Sul, A série Tubarão nos interessa particularmente, e as cinco camadas estão, do ponto de vista da geologia histórica, enquadradas na idade do Carbonífero Superior, e por conseqüência são estas as camadas possuidoras do carvão.

Quanto à origem dos carvões de Santa Catarina, diz Putzer que os mesmo tiveram sua formação em terra firme, sendo formação limnica-lacustre, em bacias mais ou menos extensas e rasas.

Por conseguinte, aceita-se uma formação terrestre, predominantemente autóctone, para as camada gondwânicas no sul do Brasil. Pela diagênese, a camada vegetal dos pântanos foi transformada em carvão. Na sua maioria, os carvões de Santa Catarina são betuminosos, com teor de material volátil acima de 25%, há algumas jazidas com carvão semibetuminoso (18 a 25%) e mesmo antracitoso (menos de 18%).

Do ponto de vista geográfico, a área carbonífera mais importante, onde há afloramentos no Estado de Santa Catarina, corresponde à Zona da “depressão permocarbonífera”, localizada entre os planaltos de rochas do complexo cristalino, ou seja, a chamada Serra do Mar a leste, enquanto ao oeste têm-se os degraus e patamares de rochas areníticas e de efusivas basálticas, que constituem o que, genericamente, se denomina, Serra Geral. A faixa permocarbonífera do sul do Brasil forma como que um grande S, indo desde São Paulo até o Rio Grande do Sul.

A zona carbonífera catarinense tem uma forma aproximadamente retangular, com 1.500 km² de área, compreendendo os municípios: Orleãns, Lauro Müller, Urussanga, Siderópolis, Treviso e Criciúma.

A série Tubarão foi bem estudada em um trabalho fundamental de White, em 1908, que deu este nome à série, tendo uma espessura de 248 m, dividida em:

Grupo Bonito, com 158 metros;
Grupo Palermo, com apenas 90 metros.

O grupo Bonito, que nos interessa pela sua importância econômia, I.C. White o definiu como composto de camadas arenosas e argilosas, com preponderância das primeiras, de flora de glosopteris e de camadas de carvão. Nas condições ali anteriormente presente a vegetação produziu tipos minguados de tecidos e inaptos para gerar valiosos depósitos de carvão.

Coube a White a primazia de discriminar cinco camadas de carvão, assim denominadas:

1 – Ponte Alta
2 – Barro Branco – 900 milhões de Toneladas
3 – Irapuá – 10 milhões de Toneladas
4 – Treviso
5 – Bonito – 260 milhões de Toneladas

As camadas Treviso e Ponte Alta até o momento , não apresentam, maior valor econômico. A camada Barro Branco é a mais importante, constituindo a base da exploração industrial do carvão catarinense. Com uma reserva de 900 milhões de toneladas, se admitirmos uma produção de 3 milhões de toneladas anuais, essas jazidas permitirão a exploração por durante 300 anos.

O carvão catarinense é o único até o momento a fornecer o carvão metalúrgico, sendo que o produzido no Paraná e Rio Grande do Sul, e em parte de Santa Catarina é destinado à geração de calor para as usinas termelétricas.

No Rio Grande do Sul é utilizado nas usinas de Charqueada, São Jerônimo, Candiota, e Gasômetro, que geram cerca de 50% da energia produzida no estado.

O carvão paranaense abastece as usinas de Figueiras e Harmonia, além da fábrica Presidente Vargas, em Piquete (São Paulo), em Santa Catarina é fornecido carvão para a antiga Sociedade Termelétrica de Capivari, hoje, o complexo Termelétrico Governador Jorge Lacerda, atualmente com 5 Geradores de Alta potência.

O Brasil tem intensificado as pesquisas sobre os depósitos carboníferos encontrados na Serra dos Carajás (Pará). Procura-se também ampliar o uso de nosso minério como matéria-prima industrial, assim como utilizar os produtos do beneficiamento para a produção de ácido sulfúrico e ferro.

Fonte: www.brascook.com.br

Carvão Mineral

O carvão é bastante utilizado tanto para gerar energia elétrica em usinas termelétricas quanto como matéria-prima para produzir aço nas siderúrgicas.

Os altos-fornos dessas indústrias exigem um carvão mineral de alta qualidade, que não possuam resíduos: um carvão com alto poder calorífero (que produz muito calor, muita energia), com elevada concentração de carbono. Além desses usos, do carvão mineral pode-se obter gás de uso doméstico (gás de rua).

Existe o carvão vegetal, produzido pelo homem através da queima de madeira e de uso bem menos importante (padarias, restaurantes e residências), mas é o carvão mineral – que também foi produzido pela queima de florestas, embora não pelo homem e sim pela natureza, há milhões de anos – que possui maior poder calorífero e tem uso industrial intenso.

Esse recurso natural – o carvão mineral – aparece em terrenos sedimentares, especialmente nos dos períodos carbonífero e Permiano, da era Paleozóica*.

Existem diferentes tipos de carvão, alguns de melhor qualidade como fonte de energia (os que têm maior porcentagem de carbono)m e outros de poder calorífero inferior. A turfa é o que possui menor teor de carbono; a seguir vem a linhita, depois a hulha, que é o tipo mais abundante e mais consumido no mundo (por volta de 80% do total), e por fim o antracito, o mais puro (95% de carbono) mas também o mais raro, representando apenas cerca de 5% do consumo mundial.

O carvão mineral foi importantíssimo do século XVIII ao final do XIX, épocada Primeira Revolução Industrial. Os países pioneiros no processo de industrialização, como a Inglaterra, a Alemanha, os Estados Unidos e a França, são todos bem servidos em reservas carboníferas. Com o desenvolvimento da indústria automobilística – que usa derivados do petróleo como combustíveis e também na fabricação dos pneus e plásticos diversos -, pouco a pouco o carvão foi cedendo lugar ao petróleo como grande fonte de energia mundial.

Assim, no final do século XIX, em 1880, 97% da energia consumida no mundo provinha do carvão, mas noventa anos depois, em 1970, somente 12% desse total provinha desse recurso natural; depois da chamada “crise do petróleo”, ocorrida em 1973, a elevação dos preços de óleo fizeram com que o carvão fosse novamente valorizado, pelo menos em parte, e ele voltou a subir um pouco, representando cerca de 25% da energia total consumida no globo nos anos 80 e 90.

Como se vê, a importância do carvão declinou mas ele continua tendo um sensível peso nos dias atuais, principalmente para as indústrias siderúrgicas e para a obtenção de energia elétrica através de usinas termelétricas.

Os maiores produtores mundiais desse recurso mineral são a China, os Estados Unidos, a Rússia, o Cazaquistão, a Índia, a Polônia, a Alemanha, a África do Sul e a Austrália.

O carvão, o mais abundante combustível fóssil** do mundo, vem sendo usado pelo menos há 2.000 anos. Os chineses queimavam carvão e há indícios de que os romanos da época clássica também o fizeram. Mas com o advento do petróleo e sua intensa exploração, até 1973, os preços de combustível eram tão baixos que, em muitos casos, minas de carvão ainda produtivas foram abandonadas, pois não valia a pena realizar exploração em grandes profundidades, devido aos altos custos dessas operações. A partir de 1973, porém, com os sucessivos aumentos nos preços do petróleo, o carvão voltou a ser bastante utilizado, tendo muitos países voltado a explorar minas já desativadas.

Apesar de ser uma fonte de energia explorada há longo tempo, esse produto ainda existe em grandes quantidades. Calcula-se que as reservas mundiais sejam suficientes para mais de cem anos de consumo, contando com o aumento da procura em torno de 5% ao ano (porcentagem alta e pouco provável). Os recursos mundiais de carvão situam-se provavelmente entre 8 e 10 trilhões de toneladas. Porém, esse carvão nuca será extraído totalmente. Grande parte desse minério estende-se em camadas finas ou profundas demais para serem exploradas. Além disso, em alguns casos seria necessário usar mais energia para retirar os últimos resíduos de carvão da profundeza da terra do que a própria energia que são capazes de produzir.

Embora não exista ameaça de escassez de carvão em âmbito mundial, algumas áreas são relativamente pobres. A Europa passa pelo que se poderia chamar de crise do carvão. A extração do carvão europeu constitui hoje 36% do total mundial, mas a Europa tem apenas 6% das reservas mundiais de carvão mineral.

A América Latina e a África, por outro lado, enfrentam uma grande carência desse recurso. Juntas elas possuem apenas 1% do carvão mineral do mundo.

Alguns poucos países contêm mais de 80% de estimado suprimento mundial de carvão. A Rússia e o Cazaquistão somados têm cerca de 50%, enquanto os Estados Unidos dispõem de 18% e a China 10%.

Apesar de sua concentração geográfica, o carvão é um combustível relativamente abundante.

Ele continua a ter um papel importante nesta fase de transição, mas existem graves restrições ao uso desse recurso em face do acúmulo de CO2 na atmosfera e de outros problemas ambientais que acompanham tanto sua extração como sua combustão: minas subterrâneas podem levar a terremotos, resultantes de acomodações de terras superficiais, podem envolver problemas de drenagem e impõem graves ameaças à saúde e à segurança dos mineiros, que enfrentam a morte lenta pela “doença negra” (ocasionada pela vida em minas, onde se respira um ar muito poluído) ou a morte súbita num desmoronamento.

*Era Paleozóica

A história natural de nosso planeta, que teria em torno de 4,5 bilhões de anos, costuma ser dividida em quatro eras geológicas: Pré-Cambriana ou Primitiva, Paleozóica ou Primária, Mesozóica ou Secundária e Cenozóica. Cada uma dessas eras é dividida em vários períodos. A era Paleozóica começou há uns 500 milhões de anos e durou cerca de 300 milhões de anos, sendo que nos seus últimos períodos (Carbonífero e Permiano) é que ocorreu soterramento de enormes florestas, que originaram com o tempo o carvão mineral.

**Fóssil

Vestígio ou resto petrificado ou endurecido de seres vivos que habitaram a Terra em tempos remotos.

O carvão mineral é resultado da fossilização de vegetais, especialmente as grandes florestas da era Paleozóica. O petróleo também tem origem fóssil, de restos de microorganismos soterrados em certas áreas sedimentares.

O carvão no Brasil

O hemisfério sul, em geral, não apresenta grandes reservas de carvão mineral, e as reservas brasileiras, além de pequenas, são de baixa qualidade, pois apresentam baixo poder calorífico e alto teor de cinzas, dificultando seu aproveitamento como fonte de energia. As maiores reservas situam-se no Rio Grande do Sul (Vale do rio Jacuí) e a maior produção encontra-se em Santa Catarina (vales dos rios Tubarão e Araranguá) por apresentar as únicas reservas aproveitáveis na siderurgia (carvão metalúrgico). A produção do Paraná não tem grande destaque, dada a baixa qualidade do produto. O carvão mineral produzido no Rio Grande Sul (carvão-vapor) é usado basicamente no processo de aquecimento de caldeiras.

A baixa qualidade do carvão brasileiro, juntamente com o fato de ser latamente poluente e apresentar elevados custos de transporte, determinou seu aproveitamento como fonte energética apenas em épocas de crise.

Assim, a crise do petróleo fez com que a atenção se dirigisse para as reservas sulistas, particularmente de carvão-vapor, até então tratadas como entulho por falta de consumo.

Dentre as medidas tomadas nos anos 70 para o incremento da produção e do consumo de carvão, destacam-se:

Financiamento e facilidades para as companhias carboníferas elevarem o nível técnico da extração
Instalação de termelétricas, preferencialmente em áreas próximas àquelas produtoras de carvão (o que justifica a maior concentração de tais usinas no sul do país)
Incentivos a vários setores industriais para que substituíssem o óleo diesel por carvão-vapor, no processo de aquecimento de suas caldeiras (caso das indústrias de cimento)
Desenvolvimento do setor carboquímico, para o aproveitamento dos subprodutos derivados do processo da extração do carvão (caso, por exemplo, da pirita carbonosa, composta de ferro e enxofre)

Tais medidas promovem a elevação da produção e do consumo de carvão mineral no Brasil, particularmente até 1986, quando o declínio do preço do petróleo desacelerou o processo de expansão.

No Sul de Santa Catarina, localizam-se as reservas de carvão mineral (cerca de 2,2 bilhões de toneladas), a maior riqueza do subsolo estadual, valorizada ainda mais com a crise mundial de energia. A produção catarinense de carvão bruto é utilizada para alimentar termoelétricas como a de Capivari (em Tubarão) e siderúrgicas como a de Volta Redonda, no Rio de Janeiro e a Sidersul (Siderúrgica Sul Catarinense), a mais importante do Estado, voltada para a produção de aço laminado.

Fonte: www.fem.unicamp.br

Carvão Mineral

Carvão Mineral

As maiores jazidas de carvão mineral do País situam-se nos estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina. As menores, no Paraná e São Paulo. As reservas brasileiras totalizam 32 bilhões de toneladas de carvão "in situ". Deste total, o estado do Rio Grande do Sul possui 89,25%, Santa Catarina 10,41%, Paraná 0,32% e São Paulo 0,02%. Somente a Jazida de Candiota, situada no sudoeste do estado do Rio Grande do Sul, possui 38% de todo o carvão nacional, distribuído sob a forma de 17 camadas de carvão. A mais importante destas é a camada Candiota, com 4,5 metros de espessura, em média, composta por dois bancos de carvão.

Em todos estes estados, as camadas explotadas acham-se associadas às litologias da Formação Rio Bonito, do Grupo Guatá, de idade permiana.

Estas camadas recebem diferentes denominações regionais em cada jazida, tais como: Camada Candiota; S2 e I na Mina do Leão; CL4 na jazida Chico Lomã, no Rio Grande do Sul. Em Santa Catarina são conhecidas a Camada Barro Branco, Camada Bonito e Camada Irapuá, enquanto no Paraná ocorre a Figueira/Sapopema. A maioria do carvão riograndense é do tipo betuminoso alto volátil C, enquanto o carvão catarinense é do tipo betuminoso alto volátil A, considerado de melhor qualidade.

A produção de carvão brasileiro minerado em 1999 atingiu 10,3 milhões de toneladas e 13,8 milhões no anO2000. No ano de 1999 o Brasil consumiu 16,2 milhões de toneladas de carvão, parte importada dos Estados Unidos (33%), Austrália (31%), África do Sul (9%) e Canadá (8%), ao custo de US$ 600 milhões.

Atualmente, 85% do carvão utilizado no Brasil é consumido na produção de termoeletricidade, 6% na indústria cimenteira, 4% na indústria de papel celulose e os restantes 5% nas indústrias de cerâmica, de alimentos e secagem de grãos.

Historicamente, o carvão brasileiro foi descoberto em Santa Catarina, em 1827, na localidade de Guatá, município de Lauro Müller e foi inicialmente explotado por uma empresa inglesa que construiu uma ferrovia ligando Lauro Müller ao porto de Laguna. Como o carvão catarinense era considerado de baixa qualidade, sua explotação deixou de despertar interesse para os ingleses, obrigando o Governo Federal a repassar a concessão para indústrias cariocas, destacando-se inicialmente empresários como Henrique Lage, Álvaro Catão e Sebastião Neto.

Fonte: www.cprm.gov.br

Carvão Mineral

O que é Carvão Mineral?

O carvão inicia como turfa, a qual consiste de camadas fracamente consolidadas de varias misturas de plantas e materia mineral. A turfa se acumula em terras úmidas (wetlands) denominadas de “pântanos de turfa”.

Os pântanos formadores da turfa precisam ter condições apropriadas para o acúmulo de turfa, tais como umidade abundante, um estável e lento afundamento da superfície e proteção contra forças de erosão rápidas tais como a ação de rios e de ondas do mar. Com o passar de milhões de anos, o soterramento, a compressão por sedimentos inorgânicos sobrejacentes e os efeitos do aquecimento (devido à profundidade da terra ou proximidade de fontes vulcânicas) transformam a turfa em carvão.

O carvão resultante é uma rocha sedimentar extremamente complexa, predominantemente orgânica e geralmente bem estratificada. Para ser classificada como carvão, a rocha precisa conter menos de 50% de matéria mineral (cinzas). Se a rocha tem teores entre 30-50% de matéria mineral, ela é classificada como um carvão impuro.

Quase sempre em um fragmento de carvão, podem ser observados vestígios de impressões vegetais (fósseis de formação celulósica da madeira). É quando observamos esse fato, que comprovamos sua origem e podemos imaginar a incrível história da formação do carvão mineral.

No Brasil, essa história inicia há cerca de 230 milhões de anos, na época em que a atividade vulcânica na crosta da terra era forte com terremotos e vulcões ativos, resultantes dos movimentos da deriva de placas continentais (teoria da tectônica de placas). Esses movimentos provocaram lentos ou violentos cisalhamentos responsáveis pelo soerguimento de nossas montanhas e definição dos limites costeiros atuais, separados dos da África, pelo Oceano Atlântico.

Naquelas épocas geológicas, árvores gigantes e toda sorte de vegetação, cresciam, formando grandes e espessas florestas, favorecidas pela atmosfera muito rica em CO2, permitindo a intensificação da função clorofiliana e o crescimento dos vegetais de forma extraordinária em um clima particularmente quente e úmido.

O carvão é então a parte celulósica da vegetação, transformada pelo tempo, pressão, bactérias e outros agentes anaeróbicos, em uma massa carbonosa. É fácil imaginar as centenas de carvões que foram assim formadas. Sucessivas formações de florestas e sucessivos afundamentos podem ter ocorrido ao longo de milhares de anos em uma mesma região, e então, camadas e camadas de carvões diferentes serão encontradas.

A matéria vegetal flutuante pode ainda ter sido transportada pelos rios e acumuladas no fundo dos lagos ou pântanos mais, ou menos isolados, e, assim, bactérias carboníferas limitadas serão encontradas separadas umas das outras, a profundidades diferentes.

Em outra parte do mesmo território, a fermentação bacteriana encontrou as condições ideais de desenvolvimento em uma floresta soterrada a pouca profundidade, e então, serão encontrados carvões altamente carbonizados, aflorando a céu aberto.

Em outras palavras: o processo químico de carbonização reduz-se a uma maceração dos vegetais sob a água das selvas pantanosas, seguida de uma fermentação anaeróbica em meio hídrico, dos hidratos de carbono, do qual são formados hidrogênio, metano e anidrido carbônico.

Estas substâncias são gasosas e, com a compressão, escapam através dos estratos que soterram os vegetais, enriquecendo a massa carbonosa em carbono sólido, restando pouca matéria volátil. A pureza do carvão em relação a matérias estranhas depende muito de como a massa original foi composta, misturada, transformada, transportada e depositada.

O processo de fermentação anaeróbica chega a um ponto em que é detido pela formação de ácidos, que são dejetos das bactérias anaeróbicas e que criam um meio anti-séptico. O grau de carbonização, portanto, não depende da idade de soterramento dos vegetais e sim do tempo de aparecimento dessa fase anti-séptica inibidora do processo de enriquecimento de carbono, da massa carbonosa.

Idade Geológica do Carvão

A idade geológica do carvão brasileiro oscila entre 230 e 280 milhões de anos, que segundo estudiosos do assunto, vem da era paleozóica – período carbonífero, que ainda pode ser dividido em duas classes: Mississipiana e Pensilvaniana. Como a diferença entre os períodos é irrelevante, considerando que a terra tem quatro e meio bilhões de anos, desde a sua origem, pouco importa.

O quadro abaixo mostra como ocorre a evolução da composição elementar, desde vegetais até o termo mais evoluído do carvão mineral que é o antracito, quase carbono puro:

Tipo % O2 % H2 % C
Celulose 49.4 6.2 44.4
Turfa 40.0 6.0 54 a 60
Linhito 25.0 5.0 65 a 75
Hulha 15.0 4.5 75 a 85
Antracito 3.0 2.0 95.0

Reservas Mundiais

Praticamente 90% das reservas de carvão mineral, assim como das reservas de petróleo, encontram-se localizadas no hemisfério norte, onde atualmente quatro países detêm as maiores reservas:

Rússia: 56.5%
Estados Unidos: 19.5%
Ásia / China: 9.5%
Canadá: 7.8%
Europa: 5.0%
África: 1.3%
Outros: 0.4%

Total 100.0%

As reservas prováveis, estão calculadas em 10.750 bilhões de toneladas equivalente a carvão, sendo que uma tonelada equivalente a carvão, se refere de 7.000 kcal/kg de PCS.

Produção Mundial

O carvão, o mais abundante combustível fóssil do mundo, vem sendo usado pelo menos há 2.000 anos. Os chineses queimavam carvão e há indícios de que os romanos da época clássica também o fizeram. Mas com o advento do petróleo e sua intensa exploração, até 1973, os preços de combustível eram tão baixos que, em muitos casos, minas de carvão ainda produtivas foram abandonadas, pois não valia a pena realizar exploração em grandes profundidades, devido aos altos custos dessas operações. A partir de 1973, porém, com os sucessivos aumentos nos preços do petróleo, o carvão voltou a ser bastante utilizado, tendo muitos países voltado a explorar minas já desativadas.

O carvão não compete com as demais fontes de energia, só para ganhar o título de solução para a crise energética, porem se de repente todas as fontes de energia faltassem, o carvão sozinho daria para assegurar 150 anos de consumo, isso pelos métodos até então conhecidos.

Até o anO2050, com modesto crescimento no consumo, ainda existirão reservas de petróleo, isso se não surgirem novas áreas, porem se não surgirem outras soluções será o carvão o combustível fóssil disponível, por isso engenheiros que só sabem lidar com o petróleo, estarão desempregados.

Reservas no Brasil

As maiores jazidas de carvão mineral do País situam-se nos estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina. As menores, no Paraná e São Paulo. As reservas brasileiras totalizam 32 bilhões de toneladas de carvão "in situ". Deste total, o estado do Rio Grande do Sul possui 89,25%, Santa Catarina 10,41%, Paraná 0,32% e São Paulo 0,02%. Somente a Jazida de Candiota, situada no sudoeste do estado do Rio Grande do Sul, possui 38% de todo o carvão nacional, distribuído sob a forma de 17 camadas de carvão. A mais importante destas é a camada Candiota, com 4,5 metros de espessura, em média, composta por dois bancos de carvão.

Em todos estes estados, as camadas exploradas acham-se associadas às litologias da Formação Rio Bonito, do Grupo Guatá, de idade permiana.

Estas camadas recebem diferentes denominações regionais em cada jazida, tais como: Camada Candiota; S2 e I na Mina do Leão; CL4 na jazida Chico Lomã, no Rio Grande do Sul. Em Santa Catarina são conhecidas a Camada Barro Branco, Camada Bonito e Camada Irapuá, enquanto no Paraná ocorre a Figueira/Sapopema. A maioria do carvão riograndense é do tipo betuminoso alto volátil C, enquanto o carvão catarinense é do tipo betuminoso alto volátil A, considerado de melhor qualidade.

A produção de carvão brasileiro minerado em 1999 atingiu 10,3 milhões de toneladas e 13,8 milhões no anO2000. No ano de 1999 o Brasil consumiu 16,2 milhões de toneladas de carvão, parte importada dos Estados Unidos (33%), Austrália (31%), África do Sul (9%) e Canadá (8%), ao custo de US$ 600 milhões.

Atualmente, 85% do carvão utilizado no Brasil é consumido na produção de termoeletricidade, 6% na indústria cimenteira, 4% na indústria de papel celulose e os restantes 5% nas indústrias de cerâmica, de alimentos e secagem de grãos.

Composição do Carvão do Brasil

Até a crise energética mundial de 1972, o país não ligava para o nosso carvão, alegando ser de baixa qualidade, pelo teor de cinzas. Com a crise, estudos foram realizados surgindo a CAEEB, Companhia Auxiliar de Estudos Elétricos Brasileiros, que ficou encarregada de desenvolver o consumo do nosso carvão, com verbas do CNP, traçando inicialmente um programa de suprir as fábricas de cimento, decidiram levar o carvão somente até o porto de Espírito Santo.

Composição:

Carbono: 59.87%
Hidrogênio: 3.78%
Oxigênio: 7.01%
Enxofre: 2.51%
Cinzas: 26.83%
Total 100%

História da Exploração de Carvão no País

Historicamente, o carvão brasileiro foi descoberto em Santa Catarina, em 1827, na localidade de Guatá, município de Lauro Müller e foi inicialmente explorado por uma empresa inglesa que construiu uma ferrovia ligando Lauro Müller ao porto de Laguna. Como o carvão catarinense era considerado de baixa qualidade, sua exploração deixou de despertar interesse para os ingleses, obrigando o Governo Federal a repassar a concessão para indústrias cariocas, destacando-se inicialmente empresários como Henrique Lage, Álvaro Catão e Sebastião Neto.

No Rio Grande do Sul, o inglês James Johnson, por solicitação do presidente provincial Luiz Vieira Sinimbu, realiza sondagens e redescobre o carvão em Arroio dos Ratos e abre uma mina que começa a produzir carvão em 1855. O carvão era transportado em vagonetas puxadas por burro e embarcado em Porto Alegre.

A mineração de carvão nas localidades de Candiota e Hulha Negra, no sudoeste do estado, data de 1863 e tinha, inicialmente, como principal mercado as fábricas e as charqueadas da região. O carvão era garimpado em minas de encosta e às margens dos cursos de água.

Em 1904, o Governo Brasileiro criou a Comissão do Carvão com o objetivo de avaliar a potencialidade das ocorrências de carvão do sul do Brasil. Neste mesmo ano, o Ministro da Industria, Dr. Lauro Müller, nomeou o geólogo americano Dr. Israel C. White como chefe da Comissão do Carvão. White e sua equipe desenvolveram trabalhos em Santa Catarina no período de 1904 a 1906 e os resultados de seus estudos foram reportados no "Relatório Final - Comissão de Estudos das Minas de Carvão de Pedra do Brazil - 1908".

Com o advento da Primeira Guerra Mundial, o carvão nacional assistiu seu primeiro surto de exploração, época em que foram ampliados os ramais ferroviários e inauguradas novas empresas de mineração, tais como a Companhia Brasileira Carbonífera Araranguá - CBCA, Companhia Carbonífera Urussanga - CCU, Companhia Carbonífera Próspera, Companhia Carbonífera Ítalo-Brasileira e a Companhia Nacional Barro Branco.

O segundo surto veio no Governo Getúlio Vargas, com a construção da Companhia Siderúrgica Nacional - CSN em 1946, e com o decreto determinando a utilização de 20% de carvão nacional em sua operação, na composição do coque.

Seguiu-se a construção das termoelétricas de Candiota - RS e Jorge Lacerda - SC, que impulsionaram o consumo do carvão.

Com a crise do Petróleo na década de 70, novo impulso foi dado para o consumo do carvão nacional, tendo sido criado pelo Governo Federal, o Programa de Mobilização Energética - PME, visando conhecer mais detalhadamente as reservas de carvão nacional e incentivar seu uso. No início da década de 90 o setor foi desregulamentado por decreto federal, mergulhando todo o setor sul-catarinense em uma profunda crise. Em Santa Catarina, uma nova fase de desenvolvimento da atividade carbonífera no sul do Estado se avizinha com a implantação de um parque térmico na região.

A Nova Concepção da Extração Carbonífera

Como conseqüência da lavra de carvão, tanto a céu aberto quanto subterrânea, grandes áreas foram degradadas e tiveram seus recursos naturais comprometidos, tanto no Rio Grande do Sul como em Santa Catarina. Somente nas últimas décadas, com a crescente pressão da sociedade organizada, órgãos de fiscalização ambiental, promotorias públicas, empresas, governos estaduais e federal passaram a se preocupar com a recuperação do passivo ambiental decorrente da lavra de carvão. Assim, algumas áreas, em ambos os estados, já foram recuperadas e outras estão em fase de recuperação. Em Santa Catarina encontra-se em desenvolvimento um grande plano de recuperação, o "Projeto para Recuperação Ambiental da Bacia Carbonífera Sul Catarinense" coordenado pelo Sindicato das Indústrias de Extração de Carvão do Estado de Santa Catarina - SIECESC, e cujos resultados já se fazem notar.

Fases da recuperação de área degradada pelos rejeitos da mineração de carvão em Santa Catarina: acima, duas imagens em ordem crescente de desenvolvimento de uma área recuperada na Mina Bonito 1, na Carbonífera Catarinense Ltda.. Início da recomposição do talude, concluído conforme foto acima. E depois, adequado tratamento e revegetação.
Atualmente, a própria evolução dos equipamentos e sofisticação dos métodos utilizados na lavra e na termoeletricidade a carvão nada têm a ver com o passado.

Os sistemas de bacias seladas, circuitos fechados de águas, monitoramento do ar e solo, regeneração topográfica com reposição do solo original e revegetação, entre outras, constituem técnicas modernas de prevenção a maiores impactos ambientais, compatíveis com a lavra e utilização do carvão mineral.

Fonte: www.carboniferacatarinense.com.br

Carvão Mineral

CONCEITO, FORMAÇÃO E TIPOS

O carvão mineral, também conhecido como carvão de pedra e hulha, é uma substância sólida , de origem orgânica, resultante da transformação de restos vegetais soterrados há milhões de anos.

Os principais depósitos de carvão mineral formaram-se durante os períodos Carbonífero e Premiano (Era Paleozóica), há cerca de 350 milhões de anos.

No processo de formação do carvão mineral, isto é, da transformarão dos vegetais em carvão, o primeiro estágio é a turva e o último é o antracito. Nesse processo, ocorrem gradativa perda de água e de oxigênio e aumento do carbono, adquirindo, assim, o carvão mineral, maior teor calorífico ou energético. A turfa pode apresentar até 90% de umidade e apenas 55% de carbono, ao passo que o antracito praticamente não possui umidade e pode apresentar até 96% de carbono.

Os estágios ou tipos de carvão mineral de acordo com o teor calorífico são:

Turfa: É a primeira fase. Refere-se à deposição e putrefação dos restos vegetais em ambientes de várzeas ou de pântanos. Apresenta baixo teor calorífico.
Linhito:
É o segundo estagio. Trata-se de material escuro e que ainda apresenta elevado percentual de água e baixo percentual de carbono.
Hulha:
É a terceira etapa, ou carvão propriamente dito. É sólida, tem cor negra e pode ser transformada em coque (carvão metalúrgico).
Antracito:
É o último estágio. Apresenta elevado teor de carbono (90 a 96%), cor negra, brilho vítreo e elevada dureza. É muito utilizado para aquecimento doméstico.

IMPORTÂNCIA E UTILIDADE

Apesar de ser conhecido há muito tempo, o carvão mineral assumiu importância mundial a partir do século XVIII, com a Revolução Industrial. e se constituiu como uma fonte de energia básica até a primeira metade do século XX, quando foi superado pelo petróleo. Apesar disso, continua sendo uma das mais importantes fontes de energia da atualidade.

Também revolucionou a indústria, os transportes (navegação e ferrovia à vapor) e a termoeletricidade (usinas termoelétricas). Ainda hoje é empregado nas siderúrgicas (carvão coque) e na produção de eletricidade (termoelétricas).

DISTRIBUIÇÃO DAS JAZIDAS

A distribuição geográfica das jazidas carboníferas é muito irregular, pois cerca da 97% encontra-se no hemisfério norte, principalmente na Europa, nos Estados Unidos e na China. No Brasil, as principais jazidas estão na Região Sul (Vale do tubarão - SC, e Vale do Jacuí - RS. Nossa produção é insuficiente para o consumo).

COQUE (ou carvão de coque)

Forma mais ou menos impura do carvão grafitico contem 85 a 90% de carbono. É o resíduo sólido da destilação a seco da hulha a temperatura acima de 800gc. As propriedades dependem da natureza das hulhas empregadas e também da maneira como foi executada a coquefação.

Distinque-se duas variedades principais:

1- Coque de gás ou coque mole, obtido na fabrica de gás de iluminação, pela destilação seca das hulhas graxas ricas e ricas de gás em sistemas horizontais, e preta porosa e frágil e contem muita cinza. É usado também como carvão de forja e combustível em geral, na fabricação de gás de água e para encher torres de absorção de gases ácidos.
2-
Coque metalúrgico ou coque duro - produzido em fabricas especiais e em quantidade dez vezes maior que o primeiro. Em sua manufatura empregam-se hulhas graxas especiais, em forma de pequenos pedaços úmidos, que produzem pouco gás e se aglutinam e se soldam bem, sendo a operação feita em fornos verticais altos. Forma blocos semelhante a do basalto, e preto acinzentado brilhante, compacto, duro, sonoro, contem menos cinza que o primeiro e cerca de 90% de carbono, 1% de hidrogênio, 3% de oxigênio, 0,5 ou 1% de nitrogênio, e 5% de cinza. Queima dificilmente com chama azulada e muito curta e sem produção de fumo, poder calorífico = 7.000 a 8.000 kcal. Usado nos altos fornos e operações metalúrgicas em geral.

Fonte: www.escolainterativa.com.br

Carvão Mineral

Carvão Mineral

O carvão mineral é um combustível fóssil natural extraído do subsolo por processos de mineração. É um mineral de cor preta ou marrom prontamente combustível. É composto primeiramente por átomos de carbono e magnésio sob a forma de betumes. Dos diversos combustíveis produzidos e conservados pela natureza sob a forma fossilizada, acredita-se ser o carvão mineral o mais abundante.

Carvão é o nome genérico que pode ser utilizado para designar as quatro etapas típicas na gênese deste combustível: TURFA, LINHITO, HULHA E ANTRACITO, que constituem a série evolutiva do carvão, sendo a turfa o menos carbonificado e o antracito o mais carbonificado. O GRAFITE de origem metamórfica é carbono puro. Todos resultam da transformação da matéria vegetal submetida a pressão e temperatura elevadas, por mais de 600 milhões de anos.

Os elementos que constituem o carvão são principalmente carbono e hidrogênio. Seus outros componentes são enxofre, nitrogênio, oxigênio e halogênios. O carbono, em função do seu elevado teor, é o principal elemento químico no carvão e está estreitamente ligado ao grau de carbonificação.

O carvão é uma rocha sedimentar, combustível, formada a partir de vegetais que se encontravam em diferentes estágios de conservação, e tendo sofrido soterramento com compactação em bacias pouco profundas.

Decompõem-se a matéria vegetal, sob pequena espessura de água, dando-se a gelificação da matéria orgânica.

A camada de sedimentos, sob pressão, desce (é o fenômeno de subsidência) e nova camada se forma no topo, sob pequena espessura de água. Esse fenômeno pode se repetir grande número de vezes, durante o tempo geológico.

A formação da bacia é regulada pela velocidade de subsidência, e pela velocidade crítica de formação de desenvolvimento da vegetação. Se a velocidade de subsidência é menor do que a velocidade crítica, tem-se o desenvolvimento da vegetação. Se a velocidade de subsidência é maior do que a velocidade crítica, a inundação recobre a vegetação e o fenômeno da fitogenia não se produz mais. Portanto, a formação da bacia é o problema de equilíbrio entre a rapidez do crescimento vegetal e a velocidade de soterramento.

Na fase biológica ou bioquímica, dá-se a decomposição da matéria vegetal, pela ação de microorganismos inicialmente aeróbios (oxidantes) e depois sob exclusão de ar (bactérias redutoras anaeróbias). Dá-se então a formação da turfa, o que leva cerca de mil anos para uma espessura de trinta centímetros.

A decomposição da matéria vegetal é provocada por agentes diversos

Oxigênio, cogumelos e bactérias. A velocidade de decomposição dos tecidos depende da decomposição do meio ambiente; assim, em presença de compostos nitrogenados, a destruição da celulose e da linhina é acelerada, mas a da celulose torna-se quinze vezes mais rápida do que a da linhina. Essa última pode, portanto, ser considerada como uma das substâncias iniciais que levará ao deterioramento dos vegetais.

As camadas de carvão usualmente são originárias de turfas depositadas em charcos.

Os seguintes fatores são cruciais na formação de depósitos de turfa:

Desenvolvimento evolucionário da flora
Clima
Posição geográfica e estrutural da região

O desenvolvimento da turfa através dos estágios linhito, hulha (carvão sub-betuminoso ou betuminoso) e antracito é chamado "carbonificação" ou "rango", tradução da palavra inglesa "rank".

O rango é, pois, o estágio atingido pelo carvão no curso da carbonificação, e não é uma grandeza diretamente mensurável. Para determinar o rango, devemos nos referir a uma propriedade física ou química determinada, que varia de maneira significativa durante a carbonificação.

Além disso, as propriedades dos diversos constituintes do carvão não variam segundo as mesmas leis.

Para  obter valores comparáveis, deve-se sempre determinar o rango sobre o mesmo maceral. Isto acarreta problemas para os estágios de linhito tenro, que contrariamente aos estágios de hulhificação mais elevados, hulha e antracito, dificilmente podem ser considerados como um todo.

Numerosas são as propriedades que permitem medir a evolução dos carvões ou rangos. Algumas são gerais (teor de carbono e refletância), outras são interessantes nos estágios precoces da evolução (umidade, poder calorífico, fluorescência), e outras enfim caracterizam melhor os estágios terminais (teor em hidrogênio, índice de grafitação dos raios X e bi-refletância). Com o aumento de carbonificação, o hidrogênio diminui, as matérias voláteis também e o carbono e o poder refletor aumenta.

DESTILAÇÃO SECA DA HULHA

Na prática, a destilação seca da hulha é feita pelo seu próprio aquecimento a 1.000 °C em retortas de ferro, ao abrigo do ar. São obtidas as seguintes frações.

a) Fração gasosa

gás de rua ou gás de iluminação

b) Fração líquida

águas amoniacais

alcatrão da hulha

Alcatrão de Hulha constituído essencialmente de hidrocarbonetos aromáticos, tais como benzeno, fenóis, naftaleno, cresóis, antraceno e piche.

Trata-se da mais importante fonte natural de compostos aromáticos de grande importância para a indústria(mais de duzentos compostos podem ser obtidos). De uma tonelada de hulha pode ser obtido em torno de 30 a 50 kg de alcatrão.

c) Fração sólida ou resíduo

carvão coque

O  gás de rua é constituído de H2 (50%), CH4 (35%), CO (7%) e outros componentes.

As águas amoniacais contêm NH3, sais de amônio, aminas e outros componentes orgânicos em solução aquosa. A partir das águas amoniacais são fabricados sais de amônio de grande aplicação como fertilizantes na agricultura.

O carvão coque é usado como redutor em metalurgia e, em particular, na siderurgia na fabricação de carbureto, gás d’água etc...

Na química orgânica, a fração mais importante obtida da destilação seca da hulha é o alcatrão, que representa a fonte natural mais importante para a obtenção dos compostos aromáticos.

As principais frações obtidas pela destilação fracionada do alcatrão da hulha são as seguintes:

a) Óleos Leves

até 150 °C: Benzeno, Tolueno, Xileno.

b) Óleos Médios

de 150 °C a 220 °C: Fenol, Naftaleno.

c) Óleos Pesados

de 220 °C a 270 °C: Cresóis, Anilina.

d) Óleos Verdes

de 270 °C a 400 °C: Antraceno, Fenantreno.

e) Resíduos ou Piche

Resumindo e salientando os aspectos principais do que até aqui explanamos, temos a citar:

O carvão é fóssil e não é adequado chamá-lo de carvão mineral, como usualmente é conhecido. Trata-se de um composto de matéria carbonosa e de material mineral, esse originário sobretudo do aporte de material detrítico que chega à matéria vegetal trazido pelas águas, sobre os acúmulos de plantas, que, sob tempo, pressão e temperatura vão se carbonificando.
A carbonificação se dá na série evolutiva da turfa para o antracito e o rango do carvão é definido seja pelo seu teor de carbono, por suas matérias voláteis ou pelo seu poder refletor.
Os carvões brasileiros estão localizados no sul do Brasil, nos Estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Paraná. Há também no Brasil jazidas de linhito em Minas Gerais e algumas no Amazonas.

Existem doze entrepostos instalados com capacidade de armazenar 8 milhões de toneladas de carvão mineral, sendo que o de Tubarão, Santa Catarina, é para seis milhões de toneladas, ocupando uma área de 120 hectares.

No planeta, os maiores produtores de carvão mineral são: China 44,7%, Estados Unidos 19,1%, Índia 8%, Austrália 6%, África do Sul 4,8%, Rússia 4,4%.

O quadro abaixo mostra como ocorre a evolução da composição elementar, desde vegetais até o termo mais evoluído do carvão mineral que é o antracito, quase carbono puro.

Composição

 

Tipo

 

% O2

 

% H2

 

% C

 

Turfa

 

40.0

 

6.0

 

54 a 60

 

Linhito

 

25.0

 

5.0

 

65 a 75

 

Hulha

 

15.0

 

4.5

 

75 a 85

 

Antracito

 

3.0

 

2.0

 

95.0

Fonte: www.profpc.com.br

Carvão Mineral

O carvão mineral é um tipo de combustível muito utilizado no mundo contemporâneo, sendo depois do petróleo a maior fonte de energia consumida em todo o planeta. Ele é um combustível fóssil, ou seja, formado pelos resíduos dos seres vivos ou de atividades biológicas seculares, como a própria palavra define, fóssil vem do latim e significa extraído da terra, desenterrado.

Assim percebe-se que o carvão mineral é um recurso natural não renovável e muito importante para a economia e para o equilíbrio ambiental do planeta. Neste artigo nós vamos saber um pouco mais sobre o carvão mineral, sua origem e formação, sua importância, as conseqüências de seu uso, os maiores fornecedores de carvão mineral do mundo e muitas outras informações importantes acerca desse combustível tão precioso.

A formação do carvão mineral

O carvão mineral é um tipo de combustível fóssil composto por átomos de carbono e de magnésio, na forma de betume, apresentando a cor preta e marrom.

Acredita-se que o carvão mineral é formado por restos de plantas subtropicais e tropicais que foram soterradas durante as eras geológicas, formando depósitos carboníferos.

O Carvão mineral é encontrado em todos os continentes e segundo os cientistas esse fenômeno é explicado pelas alterações climáticas ocorridas no mundo, inclusive na Antártida.

O carvão mineral pode ser formado através de diversos processos e mistura de substâncias fósseis, porém o carvão marrom é formado exclusivamente por fósseis de plantas. Dependendo da formação do carvão mineral, dá-se a sua combustão e o seu uso industrial, comercial ou doméstico.

Consequências ambientais do uso do carvão

O carvão mineral é utilizado na Grã-Bretanha desde os tempos antes de Cristo, no entanto somente no século XIII a mineração passou a ser uma atividade sistemática, e a primeira mina de carvão surgiu nos Estados Uniudos em 1745. Desde então seu uso cresceu em todo o mundo, sendo utilizado para diversos fins industriais, comerciais e domésticos, e na Revolução Industrial foi o grande combustível das industrias e somente no século XX seu uso deu lugar para o petróleo, que passou a ser o combustível mais consumido e utilizado.

Essa substituição do carvão mineral pelo petróleo se deu em parte pela constatação que a queima desse combustível é responsável pela grande liberação de poluentes no meio ambiente. O dióxido de carbono liberado na queima do carvão mineral é um dos maiores responsáveis pela poluição atmosférica do planeta, um vilão do aquecimento global.

Maiores produtores mundiais de carvão

As maiores produtores do planeta de carvão mineral são a Russia, os Estado Unidos, a China, o Canadá, a Europa, a Africa e outros países que produzem pequenas quantidades. O Brasil tem somente 0,1% das reservas conhecidas, localizadas principalmente nos estados de Santa catarina e Rio Grande do Sul, com destaque para a cidade de Tubarão em Santa Catarina, onde existe um entreposto com capacidade para armazenar cerca de 6 milhões de toneladas, com uma area de 120hectares.

Fonte: meioambiente.culturamix.com

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