CARACTERÍSTICAS DAS CINZAS DE CARVÃO DA MAIOR PLANTA
DE ENERGIA BRASILEIRA À BASE DE CARVÃO: DESTINOS E
RECICLAGEM
Fernando A. Molossi – [email protected]
Laboratório de Estudos Ambientais e Desenvolvimento Nanotecnológico, Centro Universitário
La Salle
Victor Barreto, 2288 Centro
92010-000 Canoas, RS
Katia da Boit – [email protected]
Laboratório de Estudos Ambientais e Desenvolvimento Nanotecnológico, Centro Universitário
La Salle
Felipe Baptista Leão – [email protected]
Laboratório de Estudos Ambientais e Desenvolvimento Nanotecnológico, Centro Universitário
La Salle
Andréia Mello – [email protected]
Laboratório de Estudos Ambientais e Desenvolvimento Nanotecnológico, Centro Universitário
La Salle
Gelsa Edith Navarro Hidalgo – [email protected]
Laboratório de Estudos Ambientais e Desenvolvimento Nanotecnológico, Centro Universitário
La Salle
Resumo: Os carvões, cinzas volantes e cinzas pesadas foram coletadas de sete diferentes
unidades em uma grande usina PF brasileira e foram submetidas às análises mineralógica
abrangente, geoquímica e petrografia, para investigar as ligações entre o carvão e as
características das cinzas. Proporções elevadas de carbono não queimado, e proporções
elevadas de enxofre retido foram encontrados nas cinzas volantes provavelmente refletindo
combustão menos eficiente e temperaturas de combustão mais baixas associadas. As cinzas
volantes deram origem as condições de pH ácido em ensaios de lixiviação à base de água, em
contraste com o pH alcalino associado com cinzas volantes produzidas durante as operações
normais. Isso provavelmente reflete conteúdos SO3 mais elevados em relação ao total de CaO
+MgO para as amostras de cinzas co emitido. Muitos Elementos- traço que são normalmente
mobilizados como cátions foram mais abundantes em lixiviados das cinzas volantes. As
concentrações totais semelhantes ou mesmo superiores, no entanto, elementos que
normalmente são lançados a partir de cinzas de carvão como oxi-ânions foram os menos
móveis das cinzas volantes de co-emitido do que a partir de materiais de cinza no ar
normalmente disparados. Embora haja certo grau de variação na petrologia dos
componentes orgânicos, os carvões fornecidos para as diferentes unidades da central têm
características de matéria mineral semelhantes, como quartzo, caulinita, ilita e I/S;
proporções menores de feldspato e pirita e traços de calcita, dolomita, anatase e rutilo.
Também Ca organicamente associado parece estar presente, formando bassanite nos
resíduos de LTA.
Palavras-chave: matéria mineral, petrologia das cinzas, elementos-traço, lixiviação.
Characteristics of Coal Ash of the Major Brazilian Coal Power Plant:
Destinations and recycling
Abstract: The feed coals, fly ashes and bottom ashes collected from seven different units in a
major Brazilian PF power plant have been subjected to comprehensive mineralogical,
geochemical, and petrographic studies, to investigate the links between feed coal and ash
characteristics. Ashes from two of the units were collected while the coal was being co-fired
with oil as part of the boiler start-up procedure, allowing the impact of oil co-firing on ash
characteristics also to be evaluated. High proportions of unburnt carbon and high
proportions of retained sulphur were found in the fly ashes produced during oil co-firing,
probably reflecting less efficient combustion and associated lower combustion temperatures.
Higher concentrations of a number of relatively volatile trace elements were also noted in
these fly ashes, compared to the fly ashes collected from units under normal operating
conditions. The fly ashes produced during oil co-firing gave rise to acid pH conditions in
water-based leaching tests, in contrast to the alkaline pH associated with fly ashes produced
during normal operations. This probably reflects higher SO3 contents relative to total CaO +
MgO for the co-fired ash samples. Many trace elements that are typically mobilised as
cations were also more abundant in leachates from the co-fired fly ashes. This is due, most
likely, to the more acid pH conditions involved. Despite similar or even higher total
concentrations, however, elements that are typically released from coal ash as oxy-anions
were less mobile from the co-fired fly ashes than from the normally-fired fly ash materials.
Although there is some degree of variation in the petrology of the organic components, the
coals supplied to the different units at the power station all have similar mineral matter
characteristics, with quartz; kaolinite; illite and I/S; minor proportions of feldspar and pyrite;
and traces of calcite, dolomite, anatase, and rutile. Organically-associated Ca also appears
to be present, forming bassanite in the LTA residues. The mineral assemblage indicated by
quantitative XRD studies is consistent with the chemistry of laboratory-prepared ashes from
the coals. That, in turn, is consistent with the major-element chemistry (LOI-free) of the fly
ashes and bottom ashes from the individual units concerned.
Keywords: ash petrology, mineral matter, trace elements, element leaching.
1. INTRODUÇÃO
O Brasil tem a terceira maior capacidade de geração de eletricidade no hemisfério,
superado apenas pelos EUA e Canadá (EIA, 2010). No entanto, a produção brasileira de
energia baseia-se principalmente na hidrelétrica e, em menor grau, as fontes de petróleo, com
apenas uma pequena proporção da capacidade de geração a carvão.
O presente estudo representa uma tentativa de integrar os dados mineralógicos e
geoquímicos na queima de carvão, cinzas volantes a partir de unidades diferentes da Tractebel
Suez Complexo Termelétrico, Jorge Lacerda, que é a maior usina de energia movida a carvão
da América do Sul (875 MW). A fábrica queima carvão, enxofre médio (< um total de 2 % s)
com 40% de cinzas, e está equipada com queimadores de baixo NOx - . Cerca de 98,5 % das
cinzas volantes são capturadas por precipitadores electrostáticos. As cinzas volantes no
Estado de Santa Catarina são usadas principalmente como matéria-prima para cimento e
produção de concreto. Também são utilizadas em pequenas quantidades, como um
estabilizador de estrada - cama, em misturas de asfalto, compósitos de vidro e cerâmica
(DEPOI et al. , 2008). Em 2008, cerca de 90 % de cinzas volantes produzidas na estação de
alimentação Jorge Lacerda foram utilizadas na indústria do cimento. As cinzas residuais são
geralmente depositadas em aterros ou abandonadas minas próximas à usina. O descontrolado
despejo dessas pode expô-las à lixiviação e acabar promovendo o lançamento uma série de
poluentes para o meio ambiente.
Fig. 1. Localização da Usina estudada.
2.
MATERIAIS E MÉTODOS
2.1
Procedimentos Analíticos
A usina Jorge Lacerda tem sete diferentes unidades de combustível pulverizado,
cujo período de construção ocorreu progressivamente entre 1965 e 1997. As cinzas oriundas
dos carvões foram coletadas simultaneamente de cada uma dessas 7 unidades ao longo de um
período de cinco dias, seguindo a norma ASTM D 2234-89 (1991). As cinzas volantes, e as
cinzas depositadas das unidades 3 e 4 (Amostras FA15, FA16, BA15 e BA16) foram retiradas
dos respectivos sistemas de caldeiras.
O exame microscópico foi realizado em um microscópio Leitz Orthoplan usando
óptica de luz refletida e um objeto de imersão em óleo 50x. Macerais identificações para as
amostras de carvão, seguido da nomenclatura do ICCP (1998, 2001), com a ressalva de que a
vitrinita pulverizada não poderia ser consistentemente atribuída ao maceral indivíduo.
Portanto, só vitrinita total foi relatada. As Reflectâncias da vitrinita foram medidas em 50
pontos por carvão, usando luz polarizada e um filtro de 546 nm. A petrologia das cinzas
volantes foi realizada em epóxi obrigado pelotas partículas Sudão Black- atado, preparado
para a final polonês 0,05 mm, usando nomenclatura após Hower et al. (1995). As amostras
também foram examinadas com a unidade de Leitz Orthoplan.
As amostras de carvão foram incineradas a 815 ºC. As cinzas resultantes foram
adicionados às porções de pó de cada amostra das cinzas volantes e foram calcinadas a 1050
ºC, logo em seguida foram fundidos em discos de borosilicato seguindo os métodos descritos
por Norrish e Hutton (1969). A perda do fogo a 1050 ºC também foi determinada para cada
uma das amostras, como parte do processo de preparação. Os principais óxidos de elementos
em cada amostra de cinzas foram determinados por fluorescência de raios X (FRX), usando
técnicas de espectrometria de um sistema espectrômetro Philips PW2400.
O carvão, as cinzas volantes, e as amostras de cinzas inferiores foram digeridos
com ácido seguindo um método de duas etapas concebido para manter os elementos voláteis
(QUEROL et al., 1997). O processo envolveu a extração de HNO3 a quente, seguido por
digestão com HF - HNO3 - HClO4 do resíduo . As soluções resultantes foram analisadas por
espectrometria de emissão atômica de plasma indutivamente acoplado (ICP - AES) e
espectrometria de massa com plasma acoplado indutivamente (ICP - MS) para uma gama
maior de elementos-traço.
A fim de estudar a mobilidade dos elementos de cinzas volantes e cinzas
inferiores, o teste de conformidade de lixiviação padrão da UE (PT 12457-2:2002) foi
aplicado. Este é um único ensaio de lixiviação lote realizado a uma razão de líquido para
sólido (L / S) de 10L / kg, com 24 h de tempo de agitação e água deionizada como agente de
lixiviação. O teste foi realizado em duplicada. As concentrações de elementos nos lixiviados
foram determinadas por ICPMS, ICP - AES, e cromatografia líquida de alta eficiência
(HPLC) de técnicas.
3.
3.1.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Petrologia
O carvão utilizado na usina é uma mistura derivado de várias fontes. Os macerais
e minerais visíveis observados em cada amostra estão listados na (Tabela 1). O carvão é de
alta C geral volátil para alto volátil. Na classificação o carvão é classificado como
betuminoso, embora as unidades individuais possam estar recebendo diferentes proporções
dos componentes da mistura. Componentes raros inferiores no ranking também foram
observados durante a análise petrográfica (Tabela 1).
Tabela 1: Petrologia das amostras de carvão (vol.%; Rmax%), incluindo minerais
(em cima) e minerais-livres (em baixo).
Amostra
Vitrinita
Fusinita
Semifusinita
Macrinita
Sporinita
Silicata
Sulfida
Carbonato
Vitrinita
Rmax
10
46.6
15.2
13.6
1.0
4.8
12.6
1.4
0.6
0.51
11
34.8
14.4
26.0
0.2
4.8
14.4
2.4
0.2
0.72
12
33.2
7.2
29.4
0.6
4.8
16.2
2.2
0.4
0.66
13
32.0
7.8
23.0
0.6
6.2
23.8
0.6
1.2
0.52
14
41.6
12.6
21.4
0.2
3.8
14.6
0.8
Trace
0.79
15
30.6
4.6
31.2
0.2
6.6
20.2
1.6
1.2
0.77
16
31.6
7.6
28.8
0.4
3.8
21.0
2.6
0.2
0.73
Amostra
Vitrinita
Fusinita
Semifusinita
Macrinita
Sporinita
10
57.1
18.6
16.7
1.2
5.9
11
43.1
17.9
32.3
0.2
6.0
12
43.8
9.5
38.8
0.8
6.3
13
45.8
11.2
33.0
0.9
8.9
14
52.0
15.8
26.8
0.3
4.8
15
41.2
6.2
42.0
0.3
8.9
16
43.4
10.4
39.6
0.5
5.2
O carvão tem proporções moderadas, quase igual, de vitrinita e fusinita mais semifusinita,
típico de carvões Gondwana (TAYLOR et al., 1998). Há também um componente identificado como
coque de petróleo. A presença de inertinita em alguns dos coques sugere que a usina pode realmente
estar usando co-incineração, coque derivado do carvão, talvez um subproduto do processo de coque
metalúrgico na mistura de combustível. A presença de coque de petróleo ou coque metalúrgico no
combustível ajuda a proporcionar uma melhor compreensão da origem do coque anisotrópica nas
cinzas volantes produzidas a partir do material de mistura de carvão.
3.1.2 Matéria Mineral
A matéria mineral nas amostras (Tabela 2) é dominada por quartzo, caulinita, ilita e
interestratificados ilita / esmectita (I / S), com proporções menores de feldspato (provavelmente perto
de albita na composição) e pirita.
Tabela 2 : Mineralogia de LTA a partir de amostras de carvão (% em peso).
Amostra
10
11
12
13
14
15
16
LTA
44.7
46.6
47.7
47.4
45.3
46.7
49.4
Quartzo
25.1
20.8
20.3
22.3
19.8
23.0
21.1
Kaolinita
36.7
30.3
28.8
28.1
28.1
26.0
26.9
Illita
15.0
21.2
18.1
17.9
21.4
17.9
19.3
Mixed layer
illita-smectite
15.4
18.2
24.2
23.6
22.0
23.4
23.1
Feldspato (albita)
2.9
3.7
2.6
2.7
2.4
3.8
3.6
Pyrita
2.7
3.2
2.9
3.3
2.5
3.3
2.8
Calcita
0.4
0.6
0.6
0.5
Dolomita
0.6
0.6
Anatase
0.4
0.8
0.7
1.6
0.8
1.2
0.3
0.7
0.5
1.8
1.1
1.5
Rutilo
Bassanita
0.8
0.4
0.5
1.0
1.0
1.1
Existem também vestígios de calcita, dolomita, anatase, rutilo e em algumas das amostras
de carvão. Uma pequena proporção de bassanita (CaSO4.1/2KH2O) está presente nos resíduos LTA.
Como discutido por Ward et al. (2001) e Ward (2002), este material é provavelmente um artefato do
processo de incineração de baixa temperatura, produzida pela interacção de Ca organicamente
associada e libertados a partir dos componentes macerais durante a oxidação da matéria orgânica.
LTA rendimento e as porcentagens minerais na LTA são semelhantes para as misturas de carvão nas
sete unidades de estação de energia (Tabela 2).
A composição química das cinzas a alta temperatura das amostras de carvão, preparado
no 815ºC, é dada na (Tabela 3). Tal como acontece com os dados mineralógicos, as composições das
cinzas das amostras individuais de carvão são muito semelhantes um ao outro, com os dois juntos
indicando consistência nos constituintes inorgânicos dos carvões fornecidos para as diferentes
unidades da central de energia.
Tabela 3. Química de cinzas preparadas em laboratório a partir das amostras de carvão (% em peso)
10
11
12
13
14
15
16
SiO2
61.97
59.91
60.19
59.91
57.43
61.08
60.54
TiO2
1.18
1.24
1.25
1.21
1.41
1.24
1.27
Al2O3
24.88
25.61
26.57
24.59
27.03
24.87
26.46
Fe2O3
4.93
4.67
5.31
6.34
6.34
5.12
5.35
MgO
0.77
0.82
0.86
0.88
0.80
0.83
0.66
CaO
1.52
1.46
1.56
1.62
1.36
1.27
1.34
Na2O
0.27
0.42
0.48
0.36
0.19
0.42
0.29
K2O
2.25
2.83
2.86
2.62
2.67
2.85
2.68
P 2 O5
0.08
0.08
0.08
0.07
0.11
0.07
0.08
SO3
1.49
1.46
1.50
1.59
1.24
1.24
1.24
LOI
0.90
0.92
0.56
0.92
1.05
0.60
0.74
Total
100.24
99.42
101.22
100.11
99.63
99.59
100.65
3.2 Cinzas Volantes
3.2.1 Mineralogia
Quartzo e mulita são os componentes cristalinos dominantes em cinzas volantes, seguido
por Maguemita. Traços de anidrita, rutilo, hematita também estão presentes em algumas amostras. As
cinzas volantes contém uma alta proporção de matriz amorfa, principalmente derivados de reações em
matéria mineral do carvão a altas temperaturas durante a combustão (CF. WARD e FRANCÊS, de
2006; MATJIE et al, 2008).
A comparação com a matéria mineral nos carvões (Tabela 2) sugere que a maior parte do
material amorfo e mulita resulturam de reações térmicas de minerais de argila, enquanto maghemita é
o resíduo deixado após a destruição do componente da pirita. Como sugerido por outros autores (por
exemplo, WARD E FRANCESES, 2006;. MATJIE et al, 2008 ), a ocorrência de quartzo em cinzas
volantes é atribuída a grãos de quartzo relíquia do carvão que não derreteu durante o processo de
combustão. Estudos de microscopia eletrônica de partículas de cinzas de carvão (por exemplo,
BROWNFIELD, 2002) mostram tipicamente Ca -sulfatos que ocorrem nas bordas das partículas de
cinzas volantes individuais, de acordo com a condensação de componentes voláteis após a combustão.
Pequenas concentrações de anidrita são anotadas em duas amostras de cinzas volantes produzidas por
co-disparo de óleo (FA15 e FA16), sugerindo que este processo era particularmente significativo na
formação das cinzas em causa.
3.2.2 Petrologia
O estudo mostra que a cinza volante é dominada por vidro, com proporções menores de
óxidos de ferro tal como (Figura 1A), coque anisotrópico (Figura 1B) e fragmentos de rocha (Figura
1C).
Inertinita pode ser encontrada em associação com o coque anisotrópico (Figura 1D).
Amostras (FA10 e FA14) para ter tamanhos de partículas grosseiras. Amostra FA15 também é
grosseira, mas com um pouco de vidro fino. FA16 tem vidro fino, com agregados graúdos de carbono
e vidro, e multa de carbono grossa. FA15 e FA16 apresentaram maiores concentrações de carbono
microscopicamente visível ,do que as outras amostras de cinzas volantes, o que seria consistente com a
co-incineração de óleo realizada em unidades 3 e 4.
Fig. 2. Fotomicrografias de partículas de cinzas. A)'''' Spinel, provavelmente magnetita, em matriz de
vidro; B) a Associação Complexa de coque anisotrópica, FA 13; C) Parcialmente fundido fragmento
de rocha, a borda exterior foi convertida em vidro, enquanto as argilas no interior de partículas não
foram completamente vitrificados; o carbono no interior da partícula foi convertido em coque
anisotrópica; coque D) anisotrópica com inertinita, FA 10. Barra de escala de 5 25 microns.
3.2.3 Elementos-traço e principais
Os elementos principais das amostras de cinzas volantes são apresentados na (Tabela 4).
Amostras FA15 e FA16 têm maior conteúdo de carbono do que as outras amostras consideravelmente
maiores por perda ao fogo (LOI). Isto pode ser atribuído a uma combustão incompleta
(NAVARRETTE et al., 2004).
Tabela 4: Composição elemento maior de amostras de cinzas volantes (% em peso),
como analisado, e livre de LOI.
Amostra No
FA 10
FA 11
FA 12
FA 13
FA 14
FA 15
FA 16
Análises das
Cinzas
SiO2
59.30
57.98
58.09
60.10
59.22
46.09
50.82
Al2O3
22.98
23.58
25.03
25.35
26.12
23.67
26.47
TiO2
1.13
1.16
1.23
1.25
1.31
1.22
1.32
Fe2O3
8.01
5.68
4.67
5.36
5.67
4.16
4.33
MnO
0.07
0.04
0.05
0.05
0.05
0.04
0.05
CaO
2.07
1.55
1.46
1.61
1.54
1.20
1.41
MgO
0.88
0.79
0.81
0.90
0.83
0.82
0.87
Na2O
0.26
0.56
0.40
0.40
0.30
0.33
0.41
K2O
2.24
2.69
2.81
2.69
2.70
2.67
3.00
P 2 O5
0.06
0.07
0.08
0.07
0.09
0.15
0.20
SO3
0.14
0.31
0.37
0.27
0.26
0.97
1.50
LOI
2.62
5.54
4.19
2.13
0.95
18.77
10.28
TOTAL
99.76
99.94
99.18
100.18
99.03
100.09
100.66
(LECO)
0.92
5.24
3.22
1.26
0.53
15.77
15.98
Amostra No
FA 10
FA 11
FA 12
FA 13
FA 14
FA 15
FA 16
LOI-livre
SiO2
61.05
61.42
61.16
61.30
60.37
56.67
56.23
Al2O3
23.66
24.98
26.35
25.85
26.63
29.11
29.29
TiO2
1.16
1.22
1.29
1.27
1.33
1.50
1.46
Fe2O3
8.24
6.01
4.92
5.47
5.78
5.12
4.79
MnO
0.07
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.06
CaO
2.13
1.64
1.54
1.64
1.57
1.47
1.56
MgO
0.91
0.83
0.85
0.92
0.85
1.01
0.97
Na2O
0.27
0.59
0.42
0.41
0.31
0.40
0.46
K2O
2.31
2.85
2.95
2.74
2.75
3.29
3.32
P 2 O5
0.06
0.07
0.08
0.07
0.09
0.19
0.22
SO3
0.15
0.33
0.39
0.28
0.26
1.19
1.66
TOTAL
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
Se a concentração de elementos é recalculada para uma base livre de LOI, as
amostras têm composições elementares bastante semelhantes. Bem como maior LOI e teores
de carbono mais elevados, as cinzas volantes de caldeiras de co-alimentadas com óleo são
ligeiramente enriquecidas em S (expresso em SO3 na Tabela 4). Estas cinzas (FA15 e FA16)
também contêm proporções pequenas, mas mensuráveis de anidrita. De acordo com
Naverrette et al . (2004), S é mais propenso a condensar-se nas partículas de cinzas durante a
partida com a co-incineração de óleo, o que está em linha com a presença de observações de
anidrita e outros no presente estudo. Os óleos co-emitidos têm baixos níveis de S e, assim,
provavelmente não são importantes fontes de S para o processo de condensação.
A maioria dos elementos com maiores concentrações em FA15 e FA16
normalmente têm uma volatilidade moderada durante a combustão (CLARK, 1993). Embora
outros elementos não fossem usualmente considerados para serem associados com as fases de
carbono de cinzas volantes, Hower et al . (2008) observou que, Hg, Se, entre outros
elementos, estava presente em entidades de metal 5 nm dentro de um carbono fulereno, assim
como em cinzas de um pf- caldeira queimando um carvão Kentucky oriental, demonstrando o
potencial para essas associações em cinzas volantes.
3.3 Cinzas pesadas
3.3.1 Mineralogia
As amostras de cinzas pesadas têm mineralogia semelhante às amostras de cinzas
volantes, com exceção daquelas cinzas volantes (FA15 e FA16) associadas com as operações de coincineração. Uma pequena proporção de anortita em algumas das amostras de cinzas de fundo, pode
sugerir fusão e recristalização parcial em pontos mais altos da temperatura no sistema de combustão
(CF. MATJIE et al., 2008).
3.3.2 Conteúdo de elementos principais e traços
Quando considerado em uma base livre de LOI, as amostras de cinzas em sua
maioria têm proporções ligeiramente mais elevadas de Fe2O3 do que as cinzas volantes
correspondentes (Tabela 4), e as proporções ligeiramente mais baixas de Al2O3. Isso pode
refletir a tendência de Fe para segregar em materiais de cinzas. Tais diferenças não parecem
refletir-se na mineralogia de cinzas. A proporção de carbono não queimado é maior nas
amostras (BA15 e BA16), que também está em conformidade com as observações para as
cinzas. Com algumas exceções (BA13 e BA15), o carbono pode ser correlacionado com os
valores de LOI, fornecendo indicação de que a perda de peso por ignição reflete,
principalmente, o teor de carbono não queimado. As diferenças entre LOI e teor de carbono
provavelmente refletem variações de amostragem associadas ao tamanho das partículas mais
grosseiras e a heterogeneidade dos materiais de cinzas.
3.3.3 Lixiviação dos elementos
As amostras de cinzas volantes deram origem a valores de pH ligeiramente ácidos
(5,3-6,2) nos ensaios de lixiviação. Os restantes das cinzas volantes produzidas foram
lixiviadas moderadamente com pH alcalino (pH 5 9,9-10,4), enquanto que os lixiviados
cinzas apresentaram níveis de pH nearneutral ( 6,7-7,1). O pH desenvolvido quando cinza
volante é imersa na água depende do equilíbrio entre a concentração de elementos alcalinoterrosos, expressa em CaO e MgO nas cinzas, por um lado (o qual iria ser associados com
condições de pH alcalino) e da proporção de sulfato potencialmente geradora de ácido e
fosfato, por outro (ROY E GRIFFIN 1984; . QUEROL et al 2000; . SEAR et al 2003;.
WARD et al 2009), baseado em parte no trabalho de Killingley et al. (2000), que ilustra
ainda mais esse relacionamento.
De acordo com Navarrette et al . (2004), a interacção entre as partículas de cinza e
de SO2 durante o arranque promove a formação de H2SO4, na presença de umidade,
ocorrendo a produção de cinzas com um pH medido de 2-3. Processos semelhantes seriam
responsáveis para o enriquecimento de S na co- emissão de cinzas volantes do presente estudo
e os seus baixos valores de pH em contato com a água . Os valores da condutividade eléctrica
também indicam que a cinza de fundo é caracterizada por uma solubilidade em geral, baixa
(180-740 mS CM21 ), independentemente de a unidade central de amostragem. Devido a uma
maior área de superfície e maior abundância de espécies condensadas, as cinzas volantes
deram origem a maiores níveis globais do elemento solubilidade.
3.3.4 Mobilidade de Elementos Traço
Um certo número de elementos vestigiais, incluindo B, Be, Cd, Co, Cu, Ge, Li,
Mn, Ni, Rb, Sr, e Zn, assim como um número de elementos de terras raras foram libertados
em concentrações mais elevadas de Co - emitido das amostras de cinzas volantes (FA15 e
FA16) do que de outros materiais de cinzas volantes. No entanto, alguns elementos, tais como
Ba, Cr, Ga, Mo, V, W, foram liberados em concentrações mais baixas das cinzas volantes do
que em outras cinzas volantes, enquanto outros foram liberados em concentrações
aproximadamente similares.
A mobilidade relativa dos diferentes elementos sob condições de lixiviação não
parece estar relacionada com a concentração total dos respectivos elementos nas amostras de
cinzas. Alguns elementos, tais como Cd, Ge, Sr e Zn, são mais abundantes em ambas as
cinzas volantes emitidas e seus lixiviados. Outros elementos, como As, Ga, Mo, Pb, Se, Sn,
V e W, também são mais abundantes nas cinzas volantes emitidas, mas são liberados em igual
e maior concentração nas cinzas volantes. Junto com o trabalho de outros autores (por
exemplo, ROY E GRIFFIN, 1984;. QUEROL et al, 2000; . CORNELIUS et al, 2008;. WARD
et al, 2009), estas observações sugerem que o pH das peças do sistema de águas cinzas
desempenham um papel importante na determinação da mobilidade elemento. A maioria dos
elementos que foram mais móveis das cinzas volantes emitidas, se esperava que os mesmos se
comportarssem como cations e, por conseguinte, que fossem mais solúveis no âmbito ácido,
em vez de condições de pH alcalino. Por outro lado, os elementos que eram mais móveis das
cinzas volantes normalmente alimentadas, seria esperado que os mesmos se comportarssem
como oxi- anions no sistema de cinzas em água e, por conseguinte, ser mais móveis de acordo
com as condições de pH alcalino associados com os referidos produtos de cinzas particulares .
3.5 CONCLUSÃO
Embora haja certo grau de variação na petrologia dos componentes orgânicos, os
carvões fornecidos para as diferentes unidades têm características da matéria mineral
semelhantes, como quartzo, caulinita, ilita e I / S; proporções menores de feldspato e pirita e
traços de calcita , dolomita , anatase e rutilo . Também Ca organicamente associado parece
estar presente, formando bassanita nos resíduos de LTA. O agrupamento mineral indicado por
estudos quantitativos de DRX é consistente com a química das cinzas, obtidos em laboratório
a partir das brasas.
Devido ao seu teor em SO3 superior em relação ao total de CaO + MgO , as cinzas
volantes deram origem a condições de pH ácido em ensaios de lixiviação à base de água, em
contraste com o pH alcalino associado com cinzas volantes produzidas durante as operações
normais. Muitos Elementos Traço que são normalmente mobilizados como cátions são mais
abundantes em lixiviados das cinzas volantes de co- emitidas do que das cinzas volantes
normalmente disparadas, provavelmente, por causa das condições de pH mais ácido
envolvido. Por outro lado, elementos que são comumente divulgados a partir de cinzas de
carvão como oxi-ânions, como Mo, emitido das cinzas são normalmente mais móveis, devido
aos níveis de pH mais elevados, e, apesar de concentrações totais semelhantes ou mesmo
superiores, são menos móveis a partir de materiais co-emitido.
Embora este material só seja produzido por um período relativamente curto de
tempo durante as operações de caldeira, o presente estudo demonstrou que as cinzas volantes
geradas são utilizadas e podem ter diferentes proporções de carvão não queimado e retido de
enxofre, características diferentes de Elementos Traço, de pH diferente quando interagidos
com água, e mobilidades diferentes elementos associados com os níveis de pH mais ácidos.
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