Caracterização tecnológica do carvão das camadas Barro Branco e Bonito para fins energéticos na região de Criciúma - SC

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ROSIMERI VENÂNCIO REDIVO
CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DO CARVÃO
DAS CAMADAS BARRO BRANCO E BONITO
PARA FINS ENERGÉTICOS NA REGIÃO DE CRICIÚMA - SC
Dissertação apresentada à Escola
Politécnica da Universidade de São
Paulo para a obtenção do Título de
Mestre em Engenharia.
São Paulo
2002
ROSIMERI VENÂNCIO REDIVO
CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DO CARVÃO
DAS CAMADAS BARRO BRANCO E BONITO
PARA FINS ENERGÉTICOS NA REGIÃO DE CRICIÚMA - SC
Dissertação apresentada à Escola
Politécnica da Universidade de São
Paulo para a obtenção do
Título de Mestre em Engenharia
Área de Concentração:
Engenharia Mineral
Orientador:
Prof. Dr. Henrique Kahn
São Paulo
2002
A minha mãe, Valdete.
A meu pai, José.
A meu esposo, Adair.
A meus filhos, Henrique e Vinícius.
AGRADECIMENTOS
Ao prof. Dr. Helmut Born (in memoriam), pelas diretrizes e o compartilhamento de
seus conhecimentos.
Ao professor Henrique Kahn, pela orientação na realização desse trabalho.
Ao meu esposo, pelo incentivo e compreensão.
À Diretoria da Indústria Carbonífera Rio Deserto Ltda, pelo estímulo e apoio
financeiro.
À equipe da Indústria Carbonífera Rio Deserto Ltda – Divisão Laboratório, pelo
apoio na realização das análises.
Ao Programa de Pós Graduação da Politécnica da USP e à UNESC.
À professora Dra. Vanilde Citadini Zanette e ao colega Robson dos Santos, pela
leitura crítica e sugestões.
Aos colegas Cleusa Maria Souza Ronsani, Analice Zuchinalli e Clair Maria
Martinello Baillargeon, pela ajuda na formatação do trabalho.
Enfim, a todos que de uma forma ou outra contribuíram para a realização e término
deste trabalho, minha eterna gratidão.
RESUMO
O presente trabalho apresenta o estudo da caracterização tecnológica do carvão das
camadas Barro Branco e Bonito para fins energéticos na região de Criciúma, SC.
Inicialmente é apresentada uma revisão bibliográfica enfocando o carvão energético
em Santa Catarina, beneficiamento do carvão, formação e estrutura das camadas,
petrografia dos macerais do carvão, análise química e física. 
As amostras utilizadas nos estudos foram provenientes de duas minas da região de
Criciúma, sendo a primeira Mina Trevo (Siderópolis), de onde foram coletadas
amostras do ROM da camada Barro Branco, e a segunda, Mina de Itanema (Lauro
Müller), de onde foram coletadas amostras do ROM da camada Bonito, ambas
pertencentes à Indústria Carbonífera Rio Deserto. 
Estas amostras foram processadas de forma padronizada de modo que os resultados
obtidos pudessem ser comparados. Este roteiro compreendeu a caracterização e
comparação das características de lavabilidade do ROM proveniente das duas
camadas. 
As frações vapor das camadas Barro Branco e Bonito obtidas durante as separações,
por líquido denso foram avaliadas tanto do ponto de vista do seu comportamento de
liberação de enxofre, materiais voláteis e aumento da temperatura em relação ao
tempo, quanto de suas características imediatas, elementares, fusibilidades das
cinzas, temperaturas de ignição, carbonização, petrografia dos macerais e
composição química das cinzas.
Os estudos demonstraram que os ROM da camada Barro Branco e Bonito são
diferentes entre si em relação à curva de lavabilidade, indicando que essas duas
camadas, do ponto de vista geológico, são distintas, embora os produtos carvão vapor
das duas camadas para aplicação em termoelétrica sejam praticamente equivalentes,
sendo a diferença mais significativa quanto ao teor de enxofre.
ABSTRACT
This work presents the technological characterization studies of the Barro Branco
and Bonito layers at Criciúma area, Santa Catarina State, for thermal coal
application. Initially is presented a review of the energy coal in Santa Catarina,
including coal processing ad distribution, structural and petrological information as
well as physical and chemical data regarding both coal layers. 
The studied samples came from two mines sites of the Indústria Corbonífera Rio
Deserto, the first one from Trevo Mine (Barro Branco layer), Siderópolis, and the
other one from Itanema Mine (Bonito layer) in Lauro Müller district. These samples
were processed according to a standard flowsheet that allows the comparison of the
washability characteristics of the ROM material from both coal layers. 
The vapor fraction attained by heavy liquid separation were evaluated regarding to
their behavior of sulphur release, volatile matter content and the temperature increase
in relation to time, as well as proximate and ultimate analyses, ash fusibility,
temperature of ignition, carbonization tests, macerals petrography and ash chemical
composition. 
The attained results showed that washability curves the ROM from Barro Branco and
Bonito coal layers present different behavior indicating distinct geological
environments; although the vapor coal fraction from these two layers for application
in thermoelectricity are almost equivalent, being the sulphur content the main
difference between these products. 
SUMÁRIO
LISTA DE TABELAS
LISTA DE FIGURAS
LISTA DE FOTOGRAFIAS
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................. 1
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ...................................................................... 4
2.1 O carvão no Brasil ......................................................................................... 4
2.2 Carvão energético em Santa Catarina .......................................................... 11
2.3 O futuro da indústria carbonífera no Brasil ................................................. 12
2.4 Beneficiamento de carvão............................................................................ 14
2.4.1 Britagem....................................................................................................... 17
2.4.2 Peneiramento e classificação ....................................................................... 18
2.4.3 Concentração................................................................................................ 18
2.4.3.1 Separação em meio denso............................................................................ 19
2.4.3.2 Separação hidráulica (jigue) ........................................................................ 20
2.5 Tipos de beneficiamento, recuperação e tonelagem das empresas
mineradoras de Santa Catarina..................................................................... 20
2.6 Formação das camadas ................................................................................ 22
2.6.1 Formação Rio Bonito................................................................................... 22
2.6.1.1 Membro Triunfo........................................................................................... 23
2.6.1.2 Membro Paraguaçu ...................................................................................... 24
2.6.1.3 Membro Siderópolis..................................................................................... 24
2.6.2 Formação Palermo ....................................................................................... 29
2.7 Formação do carvão..................................................................................... 29
2.8 A estrutura do carvão ................................................................................... 30
2.8.1 Análise de macerais da camada Barro Branco............................................. 35
2.8.2 Análises de macerais da camada Bonito...................................................... 35
2.9 Análise química e física das camadas.......................................................... 36
2.9.1 Análise imediata e elementar da camada Barro Branco .............................. 36
2.9.2 Caracterização mineral da camada Barro Branco........................................ 36
3 MATERIAIS E MÉTODOS........................................................................ 39
3.1 Etapas do Trabalho ......................................................................................39
3.2 Amostras estudadas...................................................................................... 41
3.3 Metodologia ................................................................................................. 45
3.3.1 Teor de cinzas .............................................................................................. 45
3.3.2 Teor de voláteis............................................................................................ 46
3.3.3 Poder calorífico superior.............................................................................. 46
3.3.4 Índice de livre inchamento........................................................................... 46
3.3.5 Carbono fixo ................................................................................................ 46
3.3.6 Índice de moabilidade (Hardgrove Index - HGI) ........................................ 46
3.3.7 Fusibilidade das cinzas ................................................................................ 47
3.3.8 Teor de enxofre ............................................................................................ 47
3.3.9 Análise elementar......................................................................................... 47
3.3.10 Ensaio densimétrico (afunda-flutua)............................................................ 48
3.3.11 Análise petrográfica ..................................................................................... 49
3.3.12 Temperatura de ignição................................................................................ 52
3.3.13 Temperatura de carbonização ...................................................................... 52
3.3.14 Composição química das cinzas .................................................................. 53
3.3.15 Densidade relativa real................................................................................. 53
3.3.16 Preparação de amostras de carvão mineral para análises e ensaios ............. 53
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO................................................................. 55
4.1 Caracterização das amostras de ROM da camada Barro Branco e da
camada Bonito ............................................................................................. 55
4.1.1 Composição e características das amostras estudadas ................................. 55
4.1.2 Análises granulométricas ............................................................................. 55
4.1.3 Lavabilidade dos carvões camada Barro Branco e camada Bonito ............. 57
4.2 Caracterização do produto energético da fração vapor das camadas
Barro Branco e Bonito ................................................................................. 63
5 CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS........................................ 74
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS....................................................................... 79
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Recursos identificados de carvão no Brasil. ............................................. 4
Tabela 2 - Produção de carvão no Brasil (em toneladas). .......................................... 7
Tabela 3 - Análise imediata das amostras de carvões do Rio Grande do Sul. ........... 7
Tabela 4 - Análise elementar das amostras de carvões do Rio Grande do Sul. ......... 7
Tabela 5 - Análise petrográfica e macerálica das amostras de carvões do Rio
Grande do Sul............................................................................................ 8
Tabela 6 - Características físico-químicas do carvão energético CE 4500
catarinense, por empresa mineradora. ..................................................... 11
Tabela 7 - Participação de cada fonte na geração de energia em %......................... 13
Tabela 8 - Equipamentos disponíveis para o beneficiamento de carvão,
distribuído de acordo com os métodos de separação. ............................. 19
Tabela 9 - Recuperação e tonelagem de material beneficiado por empresa
mineradora de Santa Catarina. ................................................................ 21
Tabela 10 - Macerais e grupos de macerais ............................................................... 33
Tabela 11 - Litotipos e microlitotipos correspondentes. ............................................ 33
Tabela 12 - Litotipos de carvão. ................................................................................. 34
Tabela 13 - Concentração de elementos no carvão CE 4500. .................................... 37
Tabela 14 - Caracterização físico-química do ROM da camada Barro Branco. ........ 37
Tabela 15 - Situação da Mina do trevo no ano de 1999. ............................................ 44
Tabela 16 - Situação da Mina de Itanema no ano de 1999......................................... 45
Tabela 17 - Distribuição granulométrica do ROM britado da camada Barro
Branco. .................................................................................................... 55
Tabela 18 - Distribuição granulométrica do ROM britado da Camada Bonito.......... 56
Tabela 19 - Composição e características das amostras estudadas. ........................... 56
Tabela 20 - Resultados (em base seca) de ensaio densimétrico em ROM da
camada Barro Branco (britado a 12,70 mm), – Mina Trevo,
Siderópolis............................................................................................... 58
Tabela 21 - Resultados (em base seca) de ensaio densimétrico em ROM da
camada Bonito (britado a 12,70 mm) – Mina Itanema, Lauro
Müller. ..................................................................................................... 58
Tabela 22 - Resultados de análises imediatas e análises elementares do produto
energético (fração vapor) das camadas Barro Branco e Bonito. ............. 63
Tabela 23 - Resultados de análises imediatas e análises elementares do produto
energético (fração vapor) das camadas Barro Branco e Bonito (para
o mesmo teor de cinzas). ......................................................................... 65
Tabela 24 - Resultados de análises de fusibilidade das cinzas do produto
energético (fração vapor) das camadas Barro Branco e Bonito. ............. 66
Tabela 25 - Resultados de análises petrográficas do produto energético
(afundado 1,50 e flutuado 1,90) das camadas Barro Branco e
Bonito. ..................................................................................................... 67
Tabela 26 - Resultados de análises petrográfica do produto energético
(afundado 1,5 e flutuado 1,9) das camadas Barro Branco e em
percentual. ............................................................................................... 68
Tabela 27 - Resultados de análises da composição das cinzas do produto
energético (fração vapor) das camadas Barro Branco e Bonito. ............. 68
Tabela 28 - Resultados de análises de temperatura do produto energético
(fração vapor) das camadas Barro Branco e Bonito................................ 69
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Evolução da produção de carvão bruto (ROM) no Brasil (em
toneladasx106). .......................................................................................... 6
Figura 2 - Resumo da produção beneficiada de carvão por Estado produtor. ........... 8
Figura 3 - Resumo da produção de produtos de carvão em Santa Catarina. ........... 10
Figura 4 - Minério bruto e seus produtos após beneficiamento............................... 15
Figura 5 - Coluna estratigráfica parcial no sul de Santa Catarina............................ 23
Figura 6 - Etapas de formação do carvão................................................................. 30
Figura 7 - Localização geográfica das amostras coletadas. ..................................... 42
Figura 8 - Relações entre fatores de estabilidade de coque, índice de
resistência e índice de balanço. ............................................................... 51
Figura 9 - Fluxograma de preparação das amostras.................................................54
Figura 10 - Curva de lavabilidade ROM camada Barro Branco e Bonito britada
em 12,7 mm (densidade x % massa acumulado no flutuado). ................ 59
Figura 11 - Curvas de lavabilidade dos ROM camadas Barro Branco e Bonito
britada em 12,70 mm (% cinzas x % rendimento em massa). ................ 59
Figura 12 - Curvas de lavabilidade dos ROM camada Barro Branco e camada
Bonito britado em 12,70 mm (materiais voláteis x rendimento em
massa)...................................................................................................... 60
Figura 13 - Curva de lavabilidade dos ROM das camadas Barro Branco e
Bonito (densidade x poder calorífico acumulado no flutuado). .............. 60
Figura 14 - Curva de lavabilidade dos ROM das camadas Barro Branco e
Bonito (densidade x teor de enxofre nas frações flutuadas). .................. 61
Figura 15 - Curva de lavabilidade dos ROM das camadas Barro Branco e
Bonito densidade x índice livre de inchamento nas frações
flutuadas)................................................................................................. 62
Figura 16 - Comportamento dos carvões energéticos (vapor) das camadas
Barro Branco e Bonito, quanto ao enxofre total liberado, materiais
voláteis desprendidos e elevação da temperatura. Os valores
apresentados nos anexos de 3 a 5. ........................................................... 64
Figura 17 - Temperatura de ignição CE camada Bonito............................................ 70
Figura 18 - Temperatura de carbonização CE camada Bonito. ................................. 71
Figura 19 - Temperatura de ignição CE camada Barro Branco................................. 72
Figura 20 - Temperatura de carbonização CE camada Barro Branco........................ 72
LISTA DE FOTOGRAFIAS
Fotografia 1 - Mina do Trevo (em Siderópolis) da Indústria Carbonífera Rio
Deserto Ltda, onde foi coletada amostra do ROM da camada
Barro Branco. ..................................................................................... 43
Fotografia 2 - Mina de Itanema (Lauro Müller) da Indústria Carbonífera Rio
Deserto Ltda, onde foi coletada a amostra do ROM da camada
Bonito................................................................................................. 43
1 INTRODUÇÃO
Em meados do Século XVII, a utilização do carvão pelo homem passou a ter grande
destaque, por reconhecer-se que o mesmo poderia resultar em uma fonte de energia,
a qual poderia ser aplicada para a movimentação de suas máquinas. Devido a isso, o
carvão tornou-se um poderoso alicerce para a civilização.
As reservas de carvão mineral no Brasil ocorrem basicamente nos três Estados do
Sul: Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul.
A produção de carvão bruto teve uma evolução gradativa, até atingir um pico
máximo no ano de 1985, com quase 25 milhões de toneladas beneficiadas, das quais
20 milhões só em Santa Catarina. Este carvão era processado no Lavador de Capivari
para fins metalúrgico e energético.
No ano de 1990, com a desobrigatoriedade da indústria siderúrgica de consumir o
carvão metalúrgico nacional, houve uma redução no consumo do produto,
ocasionando uma queda brusca na produção, afetando basicamente o Estado de Santa
Catarina, que era o único produtor deste carvão. Em 1990, a produção total de carvão
foi de pouco mais da metade daquela registrada em 1989 (2,4 x 106 t). 
A partir daí, a produção se estabilizou no patamar de 5 a 6 milhões de toneladas por
ano, basicamente para atender o setor termoelétrico do Estado. No ano de 1999 o
Brasil produziu 4,95 milhões de toneladas, sendo 42,4% de Santa Catarina, 56,2% do
Rio Grande do Sul e 1,4% do Paraná.
Atualmente, 86% dos carvões produzidos no Brasil são utilizados em usinas
termoelétricas.
Os carvões de Santa Catarina estão distribuídos entre as camadas Barro Branco e
Bonito. Os recursos totais de carvão na camada Barro Branco são de 847,40 x 106 t
(de carvão) e na camada Bonito de 1.263,40 x 106 t (DNPM, 1999).
Até o momento, a maior parte do carvão provém da camada Barro Branco, sendo a
camada Bonito considerada marginal, devido às elevadas de intercalações de estéreis.
2
As diferenças significativas das características e das condições de formação dessas
camadas estão relacionadas com controles geológicos e evolução tectônica
favoráveis das bacias sedimentares carboníferas. Esses fatores são determinantes na
qualidade do carvão mineral gerado, seja coqueificável ou energético.
Por uma necessidade futura da região de Santa Catarina em explorar e tornar
vendável o carvão da camada Bonito, a presente pesquisa teve por finalidade
caracterizar os carvões obtidos a partir do “run of mine” ROM (carvão bruto) da
camada Barro Branco e da camada Bonito, bem como suas aplicações tecnológicas,
baseadas nas propriedades físico-químicas e petrográficas. Essa caracterização da
camada Bonito se torna importante porque, até o presente momento, esse carvão não
tem sido lavrado em grande escala, pois o setor termoelétrico tem resistência em
utilizar o carvão energético beneficiado dessa camada, devido às poucas informações
técnicas referentes ao produto.
Para se determinar o processo de beneficiamento dos carvões e dos equipamentos a
serem utilizados, faz-se necessário efetuar a caracterização do minério, incluindo a
análise petrográfica dos macerais e as curvas de lavabilidade que constituem a meta
dessa pesquisa.
Desta forma, os objetivos principais do presente trabalho compreenderam:
• Executar a caracterização do ROM da camada Barro Branco e da camada Bonito.
• Realizar ensaios densitários e correlacionar as curvas de lavabilidade dos carvões
da camada Barro Branco e da camada Bonito.
• Separar e caracterizar tecnologicamente o carvão vapor das camadas.
• Comparar os carvões energéticos obtidos das diferentes camadas para aplicação
em usinas termoelétricas.
Os resultados obtidos contribuirão para se conciliar recursos minerais disponíveis
com as propriedades físico-químicas de produtos que atendam às necessidades de
mercado, tanto do ponto de vista técnico como econômico. Alia-se a isto, o fato do
3
Complexo Termoelétrico Jorge Lacerda, em Capivari de Baixo–SC, ter recentemente
ampliado sua capacidade pela ativação da Usina IV, consequentemente aumentando
o consumo de carvão mineral CE 45001, bem como a disponibilidade de carvão da
camada Bonito na região de Criciúma.
 
1 CE 4500 – carvão energético mineral com poder calorífico superior de 4500 kcal/kg (DNPM, 1999).
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 O carvão no Brasil
As reservas de carvão mineral no Brasil ocorrem basicamente nos três Estados do
sul: Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul e estão distribuídas conforme tabela
1. Estas reservas foram definidas pelo projeto “A Borda Leste da Bacia do Paraná:
Integração Geológica e Avaliação Econômica”, concluído em 1983 (Aborrage;
Lopes, 1986).
Tabela 1 - Recursos identificados de carvão no Brasil.
Reservas in situ (milhões t)
Estado
Medida Indicada Inferida
Recursos
(milhões t)
Recursos
Totais ident.
(milhões t)*
SP 3,50 1,00 ____ 4,00 8,50
PR 73,62 23,44 3,72 2,65 103,43
SC 395,95 875,90 1.035,56 1.041,40 3.348,81
RS 2.616,11 6.079,32 5.943,20 14.159,30 28.797,93
Total 3.089,18 6.979,66 6.982,48 15.207,35 32.258,67
FONTE: DNPM, 1999.
* Expressos em carvão contido (c.c.).
“As reservas marginais, correspondendo a proporções cujas condições de extração
econômica, estão aquém das condições mínimas à época da avaliação” e equivalem a
quase 50% do total dos recursos totais de carvão brasileiro; estes só serão elevados à
categoria de reserva em condições muito favoráveis de preço e tecnologia de
extração (DNPM, 1999).
Segundo DNPM (1999), considerando, a produção comercializada, os cincos maiores
produtores nacionais de carvão são: Companhia Rio Grandense de Mineração
(CPRM), com 1,710 milhão de t/ano; a Copelmi, com 1,015 milhão de t/ano, ambas
do Rio Grande do Sul; as catarinensesCompanhia Carbonífera Metropolitana, com
407 mil t/ano; Indústria Carbonífera Rio Deserto, com 376,1 mil t/ano e a
Carbonífera Criciúma, com 353 mil t/ano.
Os carvões brasileiros são de baixa qualidade, principalmente em relação aos
percentuais de cinzas e enxofre que são maiores, e percentuais de materiais voláteis
5
que são menores quando comparados a outros carvões produzidos no mundo. A
associação da matéria carbonosa com a matéria mineral é intrínseca, dificultando a
identificação do carvão e do folhelho carbonoso.
O rendimento do carvão beneficiado em relação ao carvão bruto é baixo visto o
elevado teor de cinzas; o teor de enxofre é mais elevado no Estado do Paraná,
decrescendo para o sul. Carvão com característica metalúrgica, é encontrado em
Santa Catarina, porém, com teor de cinzas muito acima dos carvões internacionais.
Este tipo de carvão não é mais produzido desde 1990 pela maioria das mineradoras,
por não ser competitivo, e as poucas empresas que o produzem utilizam-no para a
fabricação de coque em coquerias da região.
No Estado do Paraná, tem-se apenas uma empresa privada, Carbonífera do Cambuí,
produzindo carvão energético CE 6000 (carvão energético com poder calorífico
superior 6000 kcal/kg), para a Usina Termoelétrica de Figueiras (20 MW).
Em Santa Catarina, existem nove empresas privadas, produzindo basicamente carvão
energético CE 4500 95%, para o Complexo Termoelétrico Jorge Lacerda (832 MW),
pertencente às Centrais Geradoras do Sul do Brasil SA - GERASUL, no município
de Capivari de Baixo, SC.
Com uma produção menor aparece o carvão CE 5200 (carvão energético com poder
calorífico superior de 5200 kcal/kg), usado nas cerâmicas e na indústria de cimento.
No Rio Grande do Sul, existem três empresas produzindo carvão energético, sendo
que uma é estatal (CPRM – Companhia Rio Grandense de Mineração), pertencente
ao Governo do Estado.
A figura 1 apresenta a evolução da produção de carvão bruto no Brasil, onde se
observa claramente a liderança do Estado de Santa Catarina.
O Paraná teve um patamar de produção de carvão bruto, na faixa de 200 a 300 mil
toneladas/ano. Com o fechamento das minas da Klabin da Paraná Mineração S.A., no
entanto, houve uma queda nos últimos anos, pois a mesma abastecia o setor de papel
e celulose daquele Estado.
6
FONTE: DNPM (1999).
Figura 1 - Evolução da produção de carvão bruto (ROM) no Brasil.
No Rio Grande do Sul até o momento observou-se uma maior regularidade na
produção de carvão, atingindo um máximo de 4,5 a 5 milhões de toneladas por ano,
entre os anos de 1983 e 1988, hoje esta se mantém na faixa dos 3,5 a 4 milhões de
toneladas por ano. Tal fato deveu-se a este Estado não mais produzir o carvão
metalúrgico e de ter um mercado de carvão energético diversificado e bastante
estável. 
De acordo com a diversidade da qualidade de carvão em função do uso, conforme
tabela 2, no Rio Grande do Sul tem-se a seguinte escala de produção: CE 3700,
consumido na Usina Presidente Medici (446 MW); CE 3100 consumido na Usina de
Charqueadas (72 MW), que, embora mais pobres em termos de poder calorífico
(kcal/kg), apresentam maiores rendimentos com relação ao carvão bruto. No caso de
Charqueadas e Candiota, são consumidos sem beneficiamento. O CE 4200 é
consumido na Usina de São Jerônimo (20 MW). Juntas estas termoelétricas
consomem um total de 79% da produção do Estado, os 21% restantes ficam
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000
Anos
C
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vã
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e 
to
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da
s)
Paraná Santa Catarina Rio Grande do Sul Brasil
7
distribuídos entre CE 5200, 4700 e 3300. As principais características destes
produtos são apresentadas nas tabelas 3 a 5.
Tabela 2 - Produção de carvão no Brasil (em toneladas).
Estado RS SC PR Total
ROM 3.653.645 6.718.950 95.084 10.467.679
% 34,9 64,2 0,9 100,0
carvão energético com PCS = 6000 kcal/kg - - 69.052 69.052
carvão energético com PCS = 5200 kcal/kg 216.947 49.058 - 266.005
carvão energético com PCS = 4700 kcal/kg 166.224 - - 166.224
carvão energético com PCS = 4500 kcal/kg - 2.010.402 - 2.010.402
carvão energético com PCS = 4200 kcal/kg 49.980 - - 49.980
carvão energético com PCS = 3700 kcal/kg 1.835.404 - - 1.835.402
carvão energético com PCS = 3300 kcal/kg 84.785 - - 84.785
carvão energético com PCS = 3100 kcal/kg 430.013 - - 430.013
Finos - 43.302 - 43.302
Total 2.783.353 2.102.762 69.052 4.955.167
% Recuperação do ROM 76,2 31,3 72,6 47,3
% Brasil 56,2 42,4 1,4 100,00
FONTE: DNPM (1999)
Tabela 3 - Análise imediata das amostras de carvões do Rio Grande do Sul.
Amostra % Umidade %Cinzas % Mat. Voláteis % Carbono Fixo
Candiota Bco inferior 2,51 47,1 28,8 24,1
Candiota Bco superior 4,65 48,9 25,4 25,7
Candiota CE 3300 2,79 48,1 27,4 24,5
Candiota CE 4700 5,24 35,7 32,8 31,5
Palermo CE 3300 3,50 46,9 23,2 29,9
Palermo CE 3700 3,10 51,0 22,6 26,4
Palermo CE 4200 1,72 42,9 26,9 30,2
Palermo CE 4700 3,51 35,5 32,2 32,2
Leão CE 5200 3,14 29,1 33,5 37,4
Recreio CE 5200 5,85 30,4 35,9 32,7
FONTE: Laudos de análises fornecidos pelo LAGEAMB – Laboratório de Geoquímica Ambiental,
UFRGS – 2000.
Tabela 4 - Análise elementar das amostras de carvões do Rio Grande do Sul.
Amostra % C % H % N % O dif
Candiota Bco inferior 58,2 6,11 0,87 32,5
Candiota Bco superior 64,6 6,69 0,94 26,1
Candiota CE 3300 74,7 8,57 1,00 12,6
Candiota CE 4700 74,9 6,35 1,20 16,2
Palermo CE 3300 56,7 6,77 0,64 35,6
Palermo CE 3700 68,9 7,33 0,82 21,0
Palermo CE 4200 67,8 5,74 0,94 24,8
Palermo CE 4700 72,9 5,86 1,06 14,2
Leão CE 5200 76,1 5,97 1,21 16,2
Recreio CE 5200 75,9 6,32 1,11 15,7
FONTE: Laudos de análises fornecidos pelo LAGEAMB – Laboratório de Geoquímica Ambiental,
UFRGS – 2000.
8
Tabela 5 - Análise petrográfica e macerálica das amostras de carvões do Rio
Grande do Sul.
Amostra % Vitrinita % Exinita % Inertita
Poder refletor ±
desvio padrão
Candiota Bco Inferior 81,1 6,2 9,2 0,47 ± 0,02
Candiota Bco Superior 84,9 8,2 4,7 0,47 ± 0,02
Candiota CE 3300 80,1 7,8 8,2 0,46 ± 0,03
Palermo CE 3300 45,6 26,7 26,5 0,44 ± 0,04
Palermo CE 3700 58,1 18,6 22,0 0,46 ± 0,04
Palermo CE 4200 59,8 15,5 24,0 0,51 ± 0,04
Palermo CE 4700 71,7 10,8 16,5 0,47 ± 0,05
Leão CE 5200 55,9 15,1 27,0 0,48 ± 0,04
Recreio CE 5200 66,9 12,5 19,2 0,43 ± 0,04
FONTE: Laudos de análises fornecidos pelo LAGEAMB – Laboratório de Geoquímica Ambiental,
UFRGS – 2000.
As figuras 2 e 3 mostram a evolução da produção de carvão beneficiado no Brasil,
conforme dados do DNPM (1999).
FONTE: Informativo do Sindicato Nacional da Indústria de Carvão, apud DNPM, 1999.
Figura 2 - Resumo da produção beneficiada de carvão por Estado produtor.
0,0
0,4
0,8
1,2
1,6
2,0
2,4
2,8
3,2
3,6
4,0
4,4
1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000
Ano
C
ar
vã
o 
en
re
gé
ti
co
 (
m
il
hõ
es
 to
ne
la
da
s)
PR SC RS
9
10
FONTE: Informativo do Sindicato Nacional da Indústria de Carvão, apud DNPM, 1999.
Figura 3 - Resumo da produção de produtos de carvão em Santa Catarina.
Nas figuras 2 e 3 se observa claramente o impulso na produção de carvão no Brasil
no final dos anos 80, seguido de uma forte crise, cuja recuperação se dá lentamente.
Através da figura 3 podemos ter uma visão clara da diminuição e interrupção da
produção de carvão metalúrgico e antracitoso em Santa Catarina a partir de 1990.
Entre os anos de 1985 e 1989, Santa Catarina apresentou picos de produção de
carvão energético, basicamente por causa do CE 5200, comercializado pela
Companhia Auxiliar das Empresas Elétricas Brasileiras - CAEEB. Com a extinção
desta, e do subsidio deste carvão, o CE 5200 praticamente desapareceu do mercado.
A produção de carvão energético em Santa Catarina voltou a subir em 1997 e 1998,
devido ao aumento de consumo de CE 4500 no Complexo Termoelétrico Jorge
Lacerda. A produção de finos neste Estado também caiu muito, devido à falta de
competitividade do coque produzido localmente.
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,60,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000
Ano
P
ro
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 S
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e 
to
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s)
Carvão Metalúrgico FINOS ANTRACITOSO
11
No Estado do Rio Grande do Sul, houve um pico de produção nos anos de 1988 e
1989, mas, desde então, a produção de carvão está estável na faixa de 2,5 a 3,0
milhões de t/ano. 
2.2 Carvão energético em Santa Catarina
Comparando-se o carvão energético de Santa Catarina com os carvões da Alemanha,
Colômbia e Canadá, os seguintes aspectos podem ser salientados:
a) O carvão energético CE 4500 de Santa Catarina (tabela 6) é um carvão obtido
após o beneficiamento do ROM (carvão bruto), enquanto que os outros carvões
importados já são extraídos com características adequadas, não havendo
necessidade de beneficiamento.
Tabela 6 - Características físico-químicas do carvão energético CE 4500
catarinense, por empresa mineradora.
Características Granulométrica PCS
Mineradora Cinzas
(%)
M.Vol.
(%)
Carb.
Fixo
(%)
Enxofre
(%)
>1” 
(25,4 mm)
<30#
(0,60 mm)
kcal/kg
Rio Deserto 42,6 23,1 34,3 2,04 2,61 9,68 4550
Castelo Branco 42,9 22,5 34,6 1,93 5,26 7,19 4515
Cocalit 42,5 20,4 37,1 1,90 4,10 5,60 4544
São Domingos 43,0 21,0 36,1 1,94 6,08 7,83 4540
Metropolitana 43,5 22,5 34,0 2,13 5,05 7,34 4502
Treviso 44,0 19,7 36,3 1,87 3,82 9,40 4372
Criciúma 43,3 21,6 35,1 2,04 1,87 9,04 4592
Comim 42,4 22,1 35,5 1,68 4,25 8,50 4618
Belluno 43,9 19,9 36,2 1,60 3,43 8,62 4519
CBCA 42,4 21,1 36,4 1,70 5,64 8,19 4700
Média 42,5 22,1 35,4 1,87 4,13 8,94 4625
FONTE: Laudos de análises dos Laboratórios Indústria Carbonífera Rio Deserto e SATC, 1999.
b) Partindo-se do princípio que cada região deve adaptar-se aos recursos
disponíveis, a termoelétrica (GERASUL), na qual o insumo fundamental é o
carvão CE 4500, foi toda construída baseada nas características do carvão da
12
região, ou seja, as cinzas e o poder calorífico superior devem estar dentro do
limite preestabelecido pelo fabricante da caldeira. Cinzas acima do limite formam
incrustações em torno dos queimadores, inviabilizando o processo e prejudicando
o equipamento; assim, também é inadequado utilizar carvões com cinzas abaixo
do especificado, devido à relação inversa existente entre teor de cinzas e poder
calorífico.
Precipitadores eletrostáticos foram projetados e construídos para carvões com teor de
enxofre de 1,80 a 2,30%; então carvões fora dessa especificação não podem ser
operacionalizados, devido ao fato dos precipitadores não funcionarem
adequadamente.
Segundo Stach et al. (1982), na tabela de classificação de carvões baseados no rank o
carvão catarinense é considerado betuminoso.
Segundo Chaves (1972), a classe (rank) do carvão é o grau de maturação atingido ao
longo dessa evolução. A idade geológica da jazida não define a classe do carvão nela
contido: certos depósitos do Carbonífero permanecem no estágio de linhitos
enquanto se conhecem antracitos do Terciário. Ainda segundo Chaves (1982), o
“rank” do carvão é o grau de maturação atingido ao longo de uma evolução
geológica, desde o estágio inicial de turfas, até o estágio final de grafite.
2.3 O futuro da indústria carbonífera no Brasil
Com a mudança do modelo energético, principalmente do setor elétrico no Brasil, as
empresas estão sendo privatizadas e o governo está se retirando do cenário dos
investimentos neste setor.
O atual período é crítico, com a ausência da entrada em operação de novas usinas
termoelétricas, aumentando o risco de pane no sistema energético do país. Tudo
indica que há necessidade de se investir em novos projetos de usinas térmicas a
carvão no sul do Brasil, conforme projeção tabela 7. O carvão é pobre, em termos de
cinzas e enxofre, porém não significa dispêndio em dólares a serem gastos em
13
importações. A produção de carvão energético no Brasil deve aumentar
gradativamente a curto prazo.
Tabela 7 - Participação de cada fonte na geração de energia em %.
2000 2004 2009
Hidrelétrica 91 79 73
Termoelétrica 8 17 21,8
Nuclear 1 2 3,2
Importação (da Argentina) _ 2 2
FONTE: Ministério de Minas e Energia (DNPM, 1999).
A tendência é o uso de carvão bruto (ROM), em usinas com tecnologias atuais e
limpas para a de queima deste combustível.
Alguns projetos já estão em estudo neste sentido, tanto no Rio Grande do Sul como
em Santa Catarina. Esse fato, indubitavelmente irá colocar a indústria carbonífera
brasileira novamente em destaque, com produção compatível com as reservas de que
o país dispõe.
Novas técnicas e processos de beneficiamento vêm sendo desenvolvidos no exterior
devido às características do mercado consumidor e ao desenvolvimento da indústria
carboquímica. Dentre estes destacam-se: flotação, secagem/oxidação e lixiviação do
minério.
O caso da indústria nacional, face à qualidade dos jazimentos conhecidos e
explorados na atualidade, sugere estudos mais aprofundados quanto a outras
alternativas de processo tecnológico do setor da termoeletricidade, principalmente
quanto a retenção, remoção e aproveitamento dos gases, permitindo assim a queima
do minério bruto (ROM), o que levaria à eliminação da operação de beneficiamento,
reduzindo custos finais e impactos ambientais.
14
2.4 Beneficiamento de carvão
Segundo Leon (1985), os carvões brasileiros, segundo o seu ‘rank”, são classificados
como sendo sub-betuminosos e alto voláteis respectivamente, para os carvões sul-rio-
grandenses e catarinenses. Em relação às características químicas, o carvão nacional
apresenta uma redução do teor de enxofre e um acréscimo no conteúdo de matéria
inorgânica, do norte para o sul do país. Deste modo, no Estado do Paraná, o teor
médio de enxofre é de 10% e a matéria inorgânica de aproximadamente 36%. Já o
carvão catarinense apresenta um teor médio de enxofre de 3% e 40% de matéria
inorgânica, finalmente, o carvão rio-grandense apresenta um teor médio de enxofre
de 0,5% e um teor de matéria inorgânica de 52%
Segundo Leon (1985), para reduzir esta associação com o enxofre ou com matérias
inorgânicas de maneira geral, o carvão necessita ser beneficiado. No Paraná, o
beneficiamento do carvão objetiva a obtenção de um concentrado com baixo teor de
pirita, tendo em vista a ação corrosiva e poluente deste mineral. Para tanto, o método
de beneficiamento caracteriza-se como um tratamento de graúdos pela lavagem da
fração maior que 1 mm em jigue, sendo a fração restante separada antes da lavagem
em peneiras e, como tal, normalmente rejeitada. Em Santa Catarina, o carvão
explotado recebe uma lavagem prévia em jigue junto ao local de extração.
Beneficiam-se todas as frações granulométricas, inclusive as de granulometria menor
que 0,6 mm em células de flotação, ciclones, mesas concentradoras ou combinações
destes.
Na figura 4 é mostrada a estrutura de produção, comparável ao modelo industrial do
tipo “cogumelo”, onde as características comerciais do produto só são definidas ao
final do processo.
De uma forma resumida, pode-se dizer que o processo de beneficiamento do carvão
mineral depende de dois aspectos fundamentais inerentes ao minério: a fração
granulométrica a ser trabalhada e suas características físico-químicas. A partir dessa
caracterização são dimensionados diferentes métodos e equipamentos necessários à
sua concentração.
15
 PRODUTOS
CARVÃO
 ENERG.
 FINOS REJEITOS
CARVÃO
 METAL.
 ROM
 P
 R
 O
 C
 E
 S
 S
 O
FONTE: Milioli; Bran Dalise (1981).
Figura 4 - Minério bruto e seus produtos após beneficiamento.
Segundo o relato de Milioli; Bran Dalise (1981), a primeira unidade para
beneficiamento industrial de carvão mineral foi instalada no sul do Brasil na década
de 40, em função da criação da Companhia Siderúrgica Nacional.
A referida unidade projetada pela “The Mc. Nally - Pittsburg Mfg Corp”, foi
instalada no bairro Capivari, em Tubarão (SC), atualmente município de Capivari de
Baixo, local escolhido em função da influência dos principais ramais ferroviários da
Estrada de Ferro Dona TeresaCristina, além de sua proximidade com o porto
marítimo de Imbituba e da disponibilidade de água. A CSN forneceu os
equipamentos e supervisionou os trabalhos de construção, montagem e operação,
tendo iniciado suas operações em maio de 1945.
16
A finalidade desta unidade era de fornecer carvão metalúrgico para uso na indústria
siderúrgica e, secundariamente, carvão para locomotivas, navios e termoelétricas, o
que mudou a partir da década de 60 em função do aumento na demanda por carvão
metalúrgico e energético, acarretando três alterações principais:
a) A pré-lavagem do carvão bruto nas bocas das minas, obtendo-se então um produto
chamado “carvão pré-lavado” ou CPL.
b) Transformação e criação de subsidiárias dos sistemas elétricos (UTE - Serviços de
Eletricidade), siderúrgicos (Lavador de Capivari) e de mineração (Carbonífera
Próspera - CSN).
c) Ampliação da capacidade do Lavador de Capivari.
Os esquemas de beneficiamento desenvolveram-se a partir do mercado disponível,
sendo produzidos inicialmente um carvão com 34% de cinzas denominado “carvão
Lavador” ou “CL-34”, no qual foi baseado o projeto do lavador Capivari, equipado
com jigues, lavadores, mesas concentradoras, britadores, centrífugas, filtros, etc, o
que possibilitava uma recuperação de 20 a 25% em carvão metalúrgico com 18,5%
de cinzas. 
Segundo Milioli; Bran Dalise (1981), em Santa Catarina este beneficiamento
resultava em produtos finais vendáveis (carvão metalúrgico, carvão energético, finos
metalúrgico, finos vapor), além de produtos sem interesse comercial imediato
(rejeitos granulares e finos decantados em bacia). Estes últimos necessitam ser
manuseados e dispostos conforme padrões técnicos de segurança ambiental, o que
implica custos financeiros e ambientais proporcionais ao volume de material gerado,
variável entre 40 a 80% do ROM.
Os aspectos ambientais estão relacionados ao custo ambiental representado pelo
potencial de contaminação dos estoques de rejeitos (granulares ou finos), os quais
necessitam de área física, trabalhos de contenção e isolamento ou impermeabilização
e transportes diversos; o que em última análise também representa um custo
financeiro.
17
De uma forma geral, o custo de produto final depende da taxa de aproveitamento
(recuperação) do minério após o beneficiamento, o que é uma função intrínseca da
qualidade do minério e das especificações do produto.
O atual nível de desenvolvimento tecnológico permite a abertura de novos mercados
para o carvão mineral, tanto na indústria carboquímica quanto na sua utilização como
combustível energético, o que dependerá da qualidade do minério disponível, seus
produtos e custos de produção.
As atuais unidades de beneficiamento do carvão mineral em boca de mina já
deixaram de produzir carvão metalúrgico ou pré-lavados, estando atualmente
voltadas à produção de carvão energético tipo CE 4500, empregado nas
termoelétricas locais, projetadas com tecnologia desenvolvida entre os anos de 1960
a 1985.
2.4.1 Britagem
Segundo Nardi (1996), os equipamentos normalmente empregados na cominuição do
carvão mineral granulado compreendem britadores de rolo dentado (simples, duplos
ou triplos), mais indicados para minérios de carvão de alta pureza, o que não é o caso
do minério brasileiro, no qual há necessidade de utilização de britadores de impactos,
martelos, mandíbula e/ou cônico, além do Bradford.
De acordo com Andery (1977), “as amostras de carvão da camada Barro Branco
explotada caracterizam-se por proporções significativas de materiais sedimentares e
duros (siltitos, folhelhos)”. Por esta razão, é montado um circuito de britagem
equipado com britadores de mandíbulas (em substituição aos martelos) e cônicos, ao
longo de uma linha de britagem intercalada a sistemas de classificação
granulométrica. Estes permitem a redução das perdas e sobrecarga no circuito, com
vantagens significativas de rendimento do processo em relação a circuitos simples.
18
2.4.2 Peneiramento e classificação
Segundo Andery (1980), o peneiramento é um processo de classificação do material
granular, pelo tamanho das partículas. O processo é realizado via seco para frações
grossas (maiores que 0,63 mm), ao passo em que as frações mais finas (menores que
0,419 mm) podem ser classificadas via úmida em peneiras vibratórias e
desaguadoras.
Na indústria carbonífera a primeira classificação do minério bruto se dá no diâmetro
de 38,1 mm, com a fração inferior (“undersize”) direcionada diretamente à pilha de
alimentação da unidade de beneficiamento, enquanto a fração retida (“oversize”)
passa pelo diferentes processos de cominuição.
As frações finas presentes no minério, ao ingressarem na unidade de beneficiamento,
sofrem nova classificação (Ø < 0,837 mm), no qual os materiais são direcionados
para os distintos métodos empregados na concentração mineral (espirais, mesas,
jigues, meios densos, flotação, entre outros).
2.4.3 Concentração
Segundo Leonard (1979), as características da lavabilidade do minério derivam de
análises denominadas afunda-flutua, onde o minério britado a uma determinada faixa
granulométrica é submetida à imersão em líquidos de diferentes densidades, nos
quais os grânulos mais densos afundam e os mais leves flutuam.
Destes ensaios resultam as curvas de lavabilidade, a partir das quais se pode prever o
rendimento (recuperação) para determinado produto, conforme ajuste necessário.
Na tabela 8 relacionam-se alguns dos equipamentos disponíveis para o
beneficiamento de carvão, distribuídos de acordo com os métodos de separação
descritos em Leonard (1979) os quais se baseiam nas diferenças densitárias das fases
presentes no minério e suas propriedades hidrofóbicas.
19
Tabela 8 - Equipamentos disponíveis para o beneficiamento de carvão, distribuído
de acordo com os métodos de separação.
Meios Frações Métodos Equipamentos
CicloneSeparação em meio
denso Hidrociclone
Mesa vibratória
Separação hidráulica
Hidrotator
Flotação em células
Flotação por espuma
Flotação em colunas
Finos
(Ø < 0,65 mm)
Aglomeração/adsorção Óleos coletores
Tipo tanque
Tipo cone
Separação em meio
denso
Tipo tambor
Jigagem
Via
úmida
Granulado
(Ø > 0,65 mm)
Separação hidráulica
Lavagem
Secador mecânico
Secador térmico
Via seca
ou
pneumática
Finos
(Ø < 0,65 mm)
Separação por fluxo
de ar
Coletor de poeira
FONTE: Leonard (1979).
2.4.3.1 Separação em meio denso
Unidades de meio denso empregam o mesmo princípio utilizado em análises
laboratoriais de afunda-flutua, empregando suspensões que possuem densidade
intermediária entre as frações que se deseja flutuar (carvão) e afundar (rejeitos); o
minério bruto é introduzido no meio denso, havendo a conseqüente separação entre
as partículas mais densas (que afundam) daquelas menos densas (que flutuam).
Na caracterização afunda-flutua em laboratório, os diversos materiais que podem ser
empregados, na constituição de um meio com densidade intermediária entre as
frações que se deseja separar, são: orgânicos (gasolina, benzeno, bromofórmio, óleo
de pinho, etc) e inorgânicos (cloreto de zinco ou cálcio). 
20
Em escala industrial, os sais solúveis são empregados em alguns equipamentos; nos
EUA são largamente aplicados em ensaios de laboratório de afunda-flutua na própria
planta de beneficiamento. 
2.4.3.2 Separação hidráulica (jigue)
O processo mais utilizado no beneficiamento do carvão é o jigue, que obtém a
classificação mediante pulsações transferidas a um depósito contendo água e carvão.
Com essas pulsações tem-se o sedimento das partículas mais densas do carvão; o
processo é feito continuamente mediante alimentação e descarga das frações em
pontos eleitos da aparelhagem. O jigue tem a seu favor a possibilidade de permitir o
processamento de carvão graúdo, com 300 mm na dimensão maior.
2.5 Tipos de beneficiamento, recuperação e tonelagem das empresas
mineradoras de Santa Catarina.
Em Santa Catarina, existem nove empresas privadas que explotam as camadas BarroBranco, Irapuá, Bonito e processam depósitos de rejeitos antigos, conforme
demonstrado na tabela 9.
Até 1990 quantidades imensas de rejeitos foram gerados. A partir dessa data os
rejeitos passaram a ser reaproveitados através do novo beneficiamento, recuperando
quantidades significativas de produtos vendáveis.
Estas carboníferas atuam da seguinte maneira:
a) Carbonífera Belluno: Dispondo de quatro lavadores, beneficia rejeito antigo,
explota as camadas Barro Branco a céu aberto e Barro Branco e Irapuá por lavra
subterrânea.
b) Coperminas: Dispondo de um lavador, beneficia rejeito antigo e explotam a
camada Barro Branco por lavra subterrânea. 
21
Tabela 9 - Recuperação e tonelagem de material beneficiado por empresa mineradora de Santa Catarina.
Empresa Rejeitos processados ROM
mineradora t/mês % Recuperação t/mês carvão graúdo Finos Camadas / Método de lavra
Metropolitana 25.000 6 a 7 finos 110.000 32,5 4,0 Barro Branco / subterrânea
Criciúma - - 100.000 39,0 4,0 Barro Branco / subterrânea
8 – grosso
Cooperminas 11.000
2 – finos
20.000 39,0 4,0 Barro Branco / subterrânea
8 – grosso São Domingos,
Cocalit e Comim
149.000
2 – finos
- - -
15.000 45,0 - Barro Branco / céu aberto
30.000 32,0 - Barro Branco / subterrânea
Belluno 100.000 8 – finos
10.000 65,0 -
Irapuá / subterrânea (lavra seletiva em céu
aberto)
10.000 48,0 4,0 Barro Branco / céu aberto
10.000 35,0 3,0 Barro Branco / subterrânea
10.000 65,0 3,0 Irapuá / subterrânea
Castelo Branco 20.000 6 – finos
20.000 45,0 3,0 Bonito / subterrânea
100.000 35,0 4,0 Barro Branco / subterrânea
Rio Deserto 35.000 7 – finos 
70.000 50,0 4,0 Bonito / subterrânea
FONTE: Informação pessoal dos técnicos, 2001.
22
c) Carbonífera Criciúma: Dispondo de um lavador e explota a camada Barro Branco
por meio de lavra subterrânea.
d) Carbonífera Metropolitana: Dispondo de dois lavadores, beneficia rejeito antigo e
explota a camada Barro Branco por meio de lavra subterrânea.
e) Carboníferas São Domingos, Comim e Cocalit: Dispondo de lavadores e
beneficiam rejeitos antigos.
f) Indústria Carbonífera Rio Deserto: Dispondo de dois lavadores, beneficia rejeito
antigo e explota as camadas Barro Branco e Bonito por meio de lavra subterrânea.
g) Carbonífera Castelo Branco: Possui dois lavadores, beneficia rejeito antigo e
explota a camada Barro Branco a céu aberto e subterrânea e as camadas Irapuá e
Bonito por meio de lavra subterrânea.
2.6 Formação das camadas
2.6.1 Formação Rio Bonito
Formação Rio Bonito é uma unidade litoestratigráfica, que faz parte do contexto da
Bacia do Paraná, conforme figura 5, inserida por Schneider et al. (1974), no Super
Grupo Tubarão, Grupo Guatá.
O Grupo Guatá é constituído por siltitos cinza-esverdeados, bioturbados e por
arenitos, com intercalações de camadas de carvão e folhelho carbonosos. Gordon
(1947) propôs este termo para designar os siltitos e arenitos aflorantes nas
imediações da cidade de Guatá (SC), englobando como formações as camadas Rio
Bonito e Palermo, descritas por White (1908).
Medeiros; Thomas (1973) fizeram a primeira tentativa de revisão estratigráfica da
Formação Rio Bonito, subdividindo-a nos membro: Triunfo (inferior), Paraguaçu
(médio) e Siderópolis (superior). Estes membros refletem, em conjunto, as condições
ambientais reinantes durante suas deposições.
23
Unidade Litoestratigráfica
Período
Grupo Formação Membro
Litologias
Palermo
Siltitos cinza e cinza esverdeados e
arenitos finos, finamente intercalados.
Siderópolis
Arenitos cinza claros, geralmente finos a
médios; subordinadamente siltitos e
folhelhos cinza escuros; camadas de
carvão.
Paraguaçu
Siltitos cinza esverdeados e cinza,
subordinadamente, arenitos finos,
camadas de carvão perto do topo e da
base.
Tubarão
Rio Bonito
Triunfo
Arenitos cinza claros de finos a
grosseiros; subordinadamente, siltitos
cinza escuros, raramente carvão.
Permiano
Itararé Rio do Sul
Ritmitos, diamictitos e arenitos. Na base,
arenitos com estratificação cruzada e
conglomerados.
FONTE: Süffart; Caye; Deemon (1997).
Figura 5 - Coluna estratigráfica parcial no sul de Santa Catarina.
Bortoluzzi et al. (1978) caracterizaram a Formação Rio Bonito em Santa Catarina
como um pacote sedimentar depositado concordantemente sobre o Grupo Itararé e
discordantemente sobre o embasamento cristalino, constituído de uma seção basal
arenosa, uma seção média essencialmente argilosa e uma superior areno-argilosa,
contendo os principais leitos de carvão da Bacia Sedimentar do Paraná. A formação
Rio Bonito apresenta uma espessura média de 200 m e máxima até 270 m.
2.6.1.1 Membro Triunfo
Segundo Schneider et al. (1974), o Membro Triunfo é essencialmente constituído por
arenitos esbranquiçados, finos a médios, localmente grossos, regularmente
selecionados, com grãos subarredondados. Arenitos finos, siltitos, argilitos, folhelhos
carbonosos, leitos de carvão e conglomerados ocorrem subordinadamente.
Estratificações cruzada, planar e acanalada são as principais estruturas sedimentares
24
da unidade. Depósitos residuais de canais e ciclos de granodecrescência ascendente
(“finning upward”) aparecem com freqüência.
Aborrage; Lopes (1986) estudaram aproximadamente 2.500 furos de sondagem e
afloramentos da Formação Rio Bonito. A composição litológica encontrada para o
Membro Triunfo é predominantemente de arenitos e conglomerados cinza-claros. Os
arenitos variam de finos a grossos com estratificação cruzada de grande porte e
“ripples”. Localmente os arenitos são finos, bem selecionados, com laminação
truncada por ondas. 
2.6.1.2 Membro Paraguaçu
Schneider et al. (1974) consideram que o Membro Paraguaçu é constituído por uma
seqüência de siltitos, intercalados com camadas de arenitos finos e leitos de rochas
carbonáticas. Laminação paralela corresponde a estrutura sedimentar dominante nos
siltitos e folhelhos; laminação ondulada e cruzada são encontradas nos corpos
arenosos e laminação algálica e estruturas de dissecação estão presentes nas rochas
carbonáticas. Bioturbação é também freqüentemente encontrada, conferindo às
rochas caráter maciço.
Segundo Medeiros; Thomas (1973), essa sedimentação ocorreu em ambiente
marinho de avanço transgressivo do mar, permitindo que a superfície de erosão fosse
coberta por uma camada de siltitos, originando uma plataforma submarina muito
plana e rasa.
2.6.1.3 Membro Siderópolis
A parte superior da formação Rio Bonito, denominada Membro Siderópolis, consiste
em camadas de arenitos muito finos cinza-escuros, intercalados com leitos de
argilitos e folhelhos carbonosos, com desenvolvimento local de leitos de carvão.
25
De acordo com Schneider et al. (1974), o Membro Siderópolis apresenta laminação
plano-paralela e ondulada, associada por vezes com estratificação cruzada de
pequeno porte, predominante neste intervalo. Localmente, ocorrem arenitos médios a
grosseiros com estratificação cruzada de alto ângulo, associados, por vezes, com
restos de madeira silicificada. O contato com o Membro Paraguaçu é concordante, e
observando-se, localmente, interdigitação entre essas duas unidades. O contato com a
Formação Palermo é concordante
Aborrage; Lopes (1986) caracterizam o Membro Siderópolis como uma seqüência
essencialmente arenosa, representada por arenitos finos a muito finos, quartzosos e
siltitos-arenosos, em geral de cor cinza-claro e cinza médio, com laminação plano
paralela de pequeno a grande porte, truncada por ondas, acamadamento “flaser” e
“drape”, bioturbação de grau variável e fluidização. Ocorrem também pacotes
lenticulares de arenitos médios a grosseiros, cinza-claros, feldspáticos, com grãos
angulosos, e estratificações cruzadas acanaladas e tabulares de pequeno a grande
porte. Em geral, na base ocorrem arenitos finos a muito finos, com laminação
cruzada. As litologias pelíticas são representadas por siltitos cinza-médios a cinza-
escuros, com acamadamento “wavy” e “linsen” que se associam aos arenitos com
laminação truncada por ondas. São encontradossiltitos cinza-escuros a pretos
carbonosos, em geral maciços, com impressões de plantas, que se associam em
alguns locais a camada de carvão.
Bortoluzzi et al. (1978) detalharam a estratigrafia do Membro Siderópolis na Região
sul do Estado de Santa Catarina; com base na análise de 44 furos de sondagem,
realizados pelo convênio DNPM/CPRM e em informações de afloramentos.
Segundo esses autores, a seqüência sedimentar do Membro Siderópolis é
predominantemente arenosa (75,4% de arenitos) à semelhança do membro inferior da
Formação. Seguem-se em abundância os siltitos (17%) que estão presentes, como os
arenitos, em todos os furos de sondagens. Folhelhos (2,5%) foram constatados em
60% dos furos, enquanto calcários em apenas 30% deles, não alcançando mais que
0,8% do total de sedimentos.
26
Este membro comporta sete das doze camadas de carvão conhecidas na bacia
carbonífera. Seus horizontes estão distribuídos em dois conjuntos de camadas bem
localizadas - uma basal, ocupando o terço inferior (primeiros 12 a 15 m), que
compreende as camadas Bonito, Ponte Alta, "B", "A", em ordem ascendente; a outra
superior, situada no terço médio superior deste membro (25 a 30 m), no qual as
camadas Irapuá, Barro Branco e Treviso estão representadas.
As camadas Barro Branco e Bonito são constituídas por horizontes de formato
tabular com grande extensão lateral, enquanto que a camada Irapuá, depositada em
uma calha na forma de lente, é lateralmente limitada.
Os demais horizontes de carvão, tanto de um conjunto quanto de outro, ocorrem
apenas localmente, em conformidade com os fenômenos que comandaram o
equilíbrio da bacia, na qual as zonas de maior ou menor subsidência determinaram o
grau de fixação e desenvolvimento da vegetação, no ambiente de deposição das
camadas de carvão.
a) Camada de carvão Barro Branco
As características básicas desta camada implicam em uma maior recuperação do
carvão metalúrgico ou betuminoso alto volátil e à persistência em toda a extensão da
bacia carbonífera. Segundo Süffart; Caye; Deemon (1977), "a espessura da camada
total freqüentemente ultrapassa 1,8 m, contendo 30% a 40% em peso de carvão”.
Ainda, segundo os mesmos autores, na porção norte da bacia carbonífera, esta
camada encontra-se acima da base da formação apresentando até 5 m de espessura,
enquanto ao sul da bacia, esta espessura aumenta para até 30 m.
A camada Barro Branco atinge uma superfície de 2000 km2, sendo constituída por
leitos de carvão e intercalações de siltitos e folhelhos carbonosos (estéril) na mesma
proporção.
A espessura do carvão contido na camada está em torno de 1 m, chegando a 1,60 m
ao longo do eixo da bacia. A camada total tem em média cerca de 2 m de espessura.
27
Nas bordas da bacia a espessura diminui bastante, tornando-se, muitas vezes,
antieconômica a sua explotação.
A distribuição relativa dos leitos de carvão e intercalações de siltitos e folhelhos
mostra uma razoável uniformidade, podendo-se, deste modo, dividir a camada Barro
Branco do topo para base em Forro, Quadração, Coringa, Siltito Barro Branco e
Banco.
Segundo TeichMüller (1982), o carvão obtido da camada Barro Branco é colocado
na faixa dos carvões betuminosos de alto volátil A com alto teor de pirita.
A gênese desta camada tem sido correlacionada a um ambiente favorável à
proliferação de uma vegetação pantanosa, provavelmente em paleo-relevo de caráter
lagunar e/ou meandros abandonados, onde o desenvolvimento vegetal ocorreu
preferencialmente nas margens menos profundas destas áreas, o que justificaria a
sinuosidade e aparente variabilidade dos depósitos. 
Segundo Nardi (1996), dependendo das condições de aproveitamento na lavra, a
mesma pode apresentar teores de cinzas e enxofre mais baixos e poder calorífico
mais elevado em relação à camada Bonito.
b) Camada Bonito
É constituída por dois leitos de carvão, com espessuras desiguais, separadas por um
leito de material estéril.
A porção superior, denominada camada Bonito Superior, situa-se de 0 a 15 m acima
da porção inferior, denominada camada Bonito Inferior, estando separada desta pelo
arenito Bonito, e sendo recoberta pelo siltito Ponte Alta.
A camada Bonito Superior é constituída quase sempre por um único leito de carvão,
em geral leve e brilhante, ou pode estar intercalada por delgadas camadas de siltitos e
folhelhos. Segundo Süffart; Caye; Deemon (1977), apresenta uma espessura máxima
de 1,11 m de carvão contido.
28
A porção central é constituída por material estéril, quase sempre arenito de
granulação fina, cinza esbranquiçado, com estratificação cruzada acanalada,
micáceo, cálcicos, com lâminas sílticas escuras e restos vegetais, freqüentemente
piritoso e contendo, raramente, no topo ou base, siltito ou siltito carbonoso. 
Segundo Süffart et al. (1977), a espessura do arenito Bonito é muito variável, desde
valores menores que 1 m (ao longo da estreita faixa que acompanha o rio Urussanga
e a praia litorânea), até valores maiores que 15 m. A partir de furos executados pela
Companhia Rio Grandense de Mineração (CPRM), próximo ao Oceano Atlântico, o
arenito Bonito pode desaparecer inteiramente, e as camadas de carvão Bonito
Superior e Inferior unem-se numa só. Observa-se ainda que, nas áreas onde a camada
Bonito Superior é mais espessa, o arenito Bonito é mais fino, acentuando-se assim a
relação genética entre ambos.
A camada Bonito Inferior apresenta numerosos leitos de carvão e finas intercalações
de siltitos e folhelhos, geralmente carbonosos, com raras intercalações de calcário e
situa-se estratigraficamente na base do Membro Siderópolis. O carvão representa de
60% a 80% da espessura da camada total. Segundo Süffart; Caye; Deemon (1977), a
camada Bonito seria originada de depósitos de mangue, formados após uma
regressão marinha, estendendo-se de forma descontínua, desde o rio Capivara, ao
norte de Lauro Müller (SC), até as proximidades de Torres (RS).
Este carvão possui um teor relativamente alto de pirita e é do tipo siderúrgico
betuminoso alto volátil, de qualidade inferior àquele das camadas Barro Branco e
Irapuá, descrito por Süffart; Caye; Deemon (1977). 
Em Santa Catarina é a camada mais espessa, embora a qualidade seja inferior à
camada Barro Branco (Sürffat et al, 1997). Permite a produção de carvão energético
e metalúrgico, entretanto, até o presente, não tem sido lavrada em grande escala.
A recuperação do carvão metalúrgico da camada Bonito inferior é menor que a
recuperação das camadas Barro Branco e Irapuá. Entretanto essa recuperação poderá
melhorar, britando-se o carvão da camada Bonito a granulações menores (Ø < ½”)
(Nardi, 1996).
29
A camada Bonito Inferior é composta por vários leitos de carvão separados por
intercalações e folhelhos carbonosos.
O estudo de Nardi (1996) apontou que as características do carvão da camada Bonito
Inferior variam de norte para o sul. Ao norte (Lauro Müller) o carvão tem menor
rendimento para a fração metalúrgica, a qual vai aumentando gradativamente para o
sul, sobretudo na área de Araranguá-Torres.
2.6.2 Formação Palermo
Segundo Sürffat et al.(1977), constitui-se de siltitos cinza, bioturbados, próximos à
sua base e podem ser encontrados arenitos finos com estratificação cruzada de
pequeno porte. Em sua gênese a parte basal deste depósito liga-se a planícies de
marés, posteriormente recobertos por uma fase marinha rasa.
2.7 Formação do carvão
Segundo Holz e Kalkreuth (1998), a estrutura amorfa dos carvões é resultante das
transformações químicas pela ação de bactérias e derivados celulósicos em produtos
voláteis e lignina.
Segundo Chaves (1972), o “rank” do carvão é o grau de maturação atingido ao longo
de uma evolução geológica, desde o estágio inicial de turfas, até o estágio final de
grafite, conforme mostrado na figura 6. Esta maturação é traduzida por um
enriquecimento relativo de carbono, diminuição das materiais voláteis contidas do
hidrogênio, do oxigênio e de um aumento do poder calorífico.
Hagemann; Hollerbach(1979) calculam que uma camada de material vegetal de 2 m
fica reduzido a 30 cm no estágio de turfa e a 10 cm no estágio de carvão.
30
Aumenta
Turfa
Lighitos
Sub- betuminoso
Alto vol. betuminoso
Médio vol. betuminoso
Baixo vol. betuminoso
Semi-antracito
Antracito
Meta-antracito
 H2O
Densidade
M.V. %
H %
O %
% R (Refletância
da vitrinita)
P
E
T
R
I
F
I
C
A
Ç
Ã
O
% C
Estágios mais evoluidos
do carvão
Ação bactérias e fungos
aumento da temperatura
e soterramento
Ar Bactérias
Água
Água
Sedimento
Poder calorífico
Decresce
M
E
T
A
M
O
R
F
I
S
M
O
Plantas terrestres e derivados
celulósicos
Turfa
FONTE: Paul et al., (1990).
Figura 6 - Etapas de formação do carvão.
2.8 A estrutura do carvão
A heterogeneidade do sistema sólido que constitui os carvões refletem no exame da
sua estrutura, os seus elementos constituintes e as características do material de
origem, permitindo agrupá-los em tipos relativamente bem definidos, o que de modo
algum representa definição de constituição química (Holz; Kalkreuth, 1998).
31
Os carvões constituem-se de "uma série de materiais orgânicos sólidos e
combustíveis, originados a partir de uma massa vegetal depositada em ambientes
subaquáticos que, protegida da ação do oxigênio do ar, sofre gradualmente
transformações que a levam para os estágios de turfa, linhito, hulha (carvão
betuminoso) e antracito, pelo enriquecimento relativo em carbono fixo
(carbonificação)” (Gothe, 1993).
O exame de superfícies polidas e lâminas delgadas revela a presença de quatro
variedades de litotipos com as seguintes características, definidas no trabalho original
de Stopes (1919).
a) Vitrênio, componente caracterizado por ocorrer em lâminas finas e lenticulares,
variando de alguns milímetros a poucos centímetros de espessura, no conjunto das
camadas, dotada de grande brilho; este material quebra com fratura concoidal e
tem aspecto homogêneo a vista desarmada; ao microscópio revela estrutura de
plantas desenvolvidas, é o constituinte mais rico em materiais voláteis e o
responsável pelas propriedades coqueificantes do carvão.
b) Clarênio, variedade também brilhante, mas de aspecto menos homogêneo e não
apresenta fratura concoidal; para muitos autores não constitui variedade definida
de constituinte petrográfico do carvão; como a anterior é translúcida no exame ao
microscópio.
c) Durênio, constituinte duro, compacto e sem brilho, composto de material vegetal
em grande proporção formado de esporos, aparentemente sem estrutura
organizada, variando sua cor do preto fosco ao cinza escuro.
d) Fusênio, material poroso e friável, lembrando no aspecto carvão de madeira e,
como tal, riscando com facilidade; é o mais claro dos componentes de carvão, não
indo além de um cinza escuro; ao microscópio apresenta-se opaco; não contribui
em nada para aumentar o poder aglutinante do carvão, e é no seu seio que se
depositam as impurezas minerais, como pirita, argila, calcita, etc. 
Segundo Chaves (1972), as características petrográficas de um dado carvão fornecem
orientação quanto à adequação da sua mistura com outro carvão ou com adições
32
inertes, ao seu comportamento à oxidação, e sua variação local pode influir bastante
na elaboração do plano de lavra da jazida.
Através da análise petrográfica tem-se condições de determinar o conteúdo dos
grupos de macerais e da matéria mineral do carvão entre diferentes tipos incluindo
pirita, argila, quartzo e carbonato.
Quanto aos constituintes microscópicos fundamentais, o Comitê Internacional de
Petrografia do Carvão reconhece diferentes macerais, segundo os diferentes
organismos que lhes deram origem, caracterizados pela aparência, composição
química e propriedades ópticas, os quais são reunidos em três grupos macerais
fundamentais.
Segundo Chaves (1972), os estudos petrográficos podem ser realizados através de
observações macroscópicas, observações de fragmentos grosseiros em secção polida
ou em lâmina delgada ou métodos instrumentais aumentando e atingindo um alto
grau de satisfação.
A macroscopia, segundo Chaves (1972), compreende observações macroscópicas de
um carvão e essas observações e identificações se baseiam nas diferenças de brilho
dos litotipos entre si e com as impurezas. Conforme tabelas 10 e 11, o vitrênio e o
clarênio são brilhantes, enquanto que o durênio e o fusênio são foscos. A pirita é
caracteristicamente brilhante e dourada e as cinzas são foscas e brancas. As
associações íntimas de cinzas com carvão (carbagilita2, carbanquerita3, etc) não
podem ser observadas. Em microscopia são feitas observações acima de 100
aumentos para fragmentos de rocha e de 200 a 350 aumentos para lâminas de
materiais particulados mais finos. Neste nível, a observação deve ser realizada sobre
os macerais ou sobre seus grupos conforme tabela 10, ou ainda sobre os
microlitotipos, de acordo com a finalidade do estudo particular que se está levando a
efeito.
 
2 Carbagilita – é a associação íntima de argila ou quartzo com o carvão.
3 Carbanquerita – é a associação com calcita e carbopirita, que é a associação com pirita (Chaves,
1972 apud Nahuys, 1966).
33
Tabela 10 - Macerais e grupos de macerais
Grupos
de
macerais
Macerais Origem
Tipos de
macerais
Variedade de
macerais
Cripto
macerais
Telinita
madeira, cortiça,
tecidos corticais
Telocolinita
Cordaittelinita
Fungotelinita
Xylotelinita
Colinita géis húmicos
Gelocolinita
Desmocolinita
Criptotelinita
Vitrinita
Vitrodetrinita (o resto) Corpocolinita
Criptocor-
pocolinita
Esporinita esporos de fungos
Tenuis-
porinita
Crassiporinita
Criptoe-
xosporinita
Cutinita
Resinita
folhas pétalas Microsporinita
Criptoin-
tosporinita
Exinita
Alginita
Hipodetrinita
resinas graxas
algas
(o resto)
Macrosporinita
Micrinita detritos 10µm
Macrinita
Semi-fusinita idem10-100µm
Fusinita madeira carbonizada Pirofusinita Plectenquiminita
Esclerorinita Degradofusinita Corpoesclerotinita
Inertinita
Inertodetrinita (o resto)
Pseudo-
corpoesclerotinita
FONTE: Mackowsky (1982).
Tabela 11 - Litotipos e microlitotipos correspondentes.
Litotipo Microlitotipo
Vitrênio = (vitrain) vitrinita - clarita - vitrinertita - trimacerita
Fusênio = (fusain) Inertita
Durênio = (durain) clarita - durita - vitrinertita - trimacerita
Clarênio = (clarain) camadas finas de mistura vitrênio - durênio
FONTE: ICCP Handbook (1963).
As características dos microconstituintes do carvão são apresentadas na tabela 12. 
As análises petrográficas são baseadas na variação dos índices de refração dos
macerais com o “rank” dos carvões - medida qualitativa do “amadurecimento” (e do
conteúdo de carbono) dos carvões.
34
Tabela 12 - Litotipos de carvão.
Composição Mecânicas Granulação Densidade Secabilidade Potencial zeta Coque
Vitrênio
Cz: 0,5 a 1,0%
Análise de uma vitrinita:
C: 85%
H: 5,4%
O: 7,6%
N: 1,3%
S: 1,0%
Sólido com boas
propriedades mecânicas,
atenuadas por diáclases,
resistência duas vezes
superior à do fusênio
Concentra nas frações
intermediárias
1,30 Fácil
Negativo
decresce de pH 4
até pH 9
Funde e é responsável
pela ligação de coque
Clarênio Cz: 0,5 a 2%
Resistência três vezes
superior à do fusênio
Concentra nas frações
grossas
1,30 Fácil Negativo
Funde e desprende
muito material volátil
Durênio
Cz: 1,0 a 5,0%
Exinita:
C: 80,1%
H: 10,8%
O: 7,4%
N: 1,2%
S: 0,5%
Muito duro e resistente;
resistência dez vezes
superior à do fusênio
Concentra nas frações
grossas
1,25 a 1,45 Difícil
Negativo
decresce de pH
4,5 até pH 12
Inerte, na
coqueificação,
desprende muito
material volátil
Fusênio
Cz: 5,0 a 10%
Inertinita:
C: 88%
H: 3,5%
O: 7,2%
N: 0,7%
S: 0,6%
Frágil e mole
Concentra nas frações
finas
1,40 a 1,60 Difícil
Negativo cresce
até pH 9 e depois
decresce
Totalmente inerte
FONTE: ICCP Handbook (1963).
35
2.8.1 Análise de macerais da camada Barro Branco
Segundo Corrêa da Silva; Wolf (1980), o perfil começa com plena formação da
camada, sem transição com os sedimentos sotopostos. Omicrolitotipo mais
importante é a trimacerita, que forma a maior parte do carvão. Em amostras com
elevado teor em vitrinita, ocorre telinita ao lado da desmocolinita. A camada é rica
em megaporos, que podem ser observados, especialmente no setor entre 50 e 70 cm
da lapa.
Nos estudos realizados por Corrêa da Silva; Wolf (1980) a análise de microlitótipos
mostrou que as diferentes partes da camada apresentam também diferentes
composições petrográficas. A parte superior do perfil (Forro) é a mais pobre em
minerais e a mais rica em inertinita, como mostra a alta percentagem em trimacerita e
o relativamente alto conteúdo em durita. O setor médio (quadração) é formado
preponderantemente por ganga. Na parte inferior da camada (Banco) o carvão é tão
puro quanto no Forro, mas a vitrinita é freqüente.
2.8.2 Análises de macerais da camada Bonito
Pela simples observação superficial, esta camada é formada de carvão muito rico em
minerais. O teor de pirita na camada é elevado, pois na clarita e na trimacerita
ocorrem globulitos de pirita finamente divididos. Como toda a pirita é de formação
sedimentar, ela indica um ambiente fortemente redutor na zona de deposição da
camada (Holz; Kalkreuth, 1998).
Segundo Corrêa da Silva; Wolf (1980) a análise de microlitotipos mostrou que mais
próximo da lapa predominam vitrinita e fusinita. Afastando-se da lapa, a
sedimentação do material inorgânico vai aumentado, predominando a clarita e
trimacerita.
36
2.9 Análise química e física das camadas
O teor e constituição química de cinzas, a fusibilidade e o teor de material volátil
influenciam no emprego do carvão em qualquer processo ou segmento industrial. Por
exemplo, quanto maior o teor de materiais voláteis, menor o grau de carbonização de
um carvão, portanto, para utilização em processos de coqueificação, o teor de
materiais voláteis deve ser em torno de 10 a 25%, "pois nessa faixa o
desprendimento de voláteis dos carvões, na fase plástica, favorece o inchamento e a
dilatação, fatores importantes para obtenção do coque" (DNPM, 1999).
A análise elementar fornece dados para os consumidores do carvão como
combustível, pois é através destes parâmetros que se determina o calor gerado na
combustão (DNPM, 1999).
O enxofre orgânico ocorre dentro da estrutura do carvão e o enxofre inorgânico
ocorre em minerais como pirita, marcassita e melancovita. O enxofre elementar é
muito raro.
2.9.1 Análise imediata e elementar da camada Barro Branco
A análise imediata e elementar da camada de carvão Barro Branco e a composição
química das cinzas, apresentada nas tabelas 13 e 14, reúne os dados médios dos
teores de elementos presentes, obtidos a partir de amostras representativas de ROM e
CE 4500 (carvão energético com poder calorífico superior de 4500 kcal/kg e com
43% de cinzas) das minas da região carbonífera de Santa Catarina.
2.9.2 Caracterização mineral da camada Barro Branco
Associados à camada de carvão Barro Branco ocorrem minerais da classe dos
sulfetos, predominando a pirita, na forma de nódulos ou disseminada na camada de
carvão e rochas encaixantes. Secundariamente, tem-se a ocorrência de massas de
calcita, que preenchem fraturas ou fendas associadas a intrusões de diabásio,
37
formando incrustações drusiformes nas paredes das encaixantes. Eventualmente,
ocorrem cristais de barita e sulfetos de cobre (Holz e Kalkreuth, 1998).
Tabela 13 - Concentração de elementos no carvão CE 4500.
Elementos CE - 4500 Elementos (menores em ppm) CE - 4500
Silício (%) 7,4 Boro 43
Alumínio (%) 5,2 Cobre 32
Enxofre (%) 2,5 Bromo 30
Ferro (%) 2,9 Níquel 30
Potássio (ppm) 9100 Tório 25
Cálcio (ppm) 4300 Selênio 11
Titânio (ppm) 3900 Cobalto 10
Magnésio (ppm) 1700 Bário 7
Sódio (ppm) 730 Berílio 7
Cloro (ppm) 320 Arsênio 2,8
Zinco (ppm) 217 Urânio 2,5
Manganês (ppm) 124 Cádmio 0,9
Vanádio (ppm) 120 Antimônio 0,8
Cromo (ppm) 74 Mercúrio 0,05
Chumbo (ppm) 48 Ouro 0,05
FONTE: Gothe (1993).
Tabela 14 - Caracterização físico-química do ROM da camada Barro Branco.
Análise imediata e elementar Composição química das cinzas (%)
Cinza % 59,6 SiO2 55,7
Enxofre % 3,8 Al2O3 26,5
Material volátil % 16,5 Fe2O3 7,50
Carbono fixo % 23,9 TiO2 1,20
Carbono % 30,6 P2O5 0,19
Hidrogênio 2,14 MnO 0,09
38
%
Nitrogênio % 0,67 CaO 2,30
O + halogênios % 3,76 MgO 0,45
Umidade higroscópica % 1,21 Na2O 0,20
FSI 1,0 K2O 2,70
HGI 59 SO3 0,70
PCS kcal/kg 2.851 Perda ao Fogo 1,20
FONTE: Gothe (1993).
a) Sulfetos
Ocorrem na forma de pirita (FeS2), mineral opaco metálico reluzente de peso
específico 5,02, cor amarela latão e de dureza 6,5 na escala Mohs. Pode ocorrer ainda
calcopirita (CuFeS2), de cor amarelo latão mais intenso que a pirita (Holz e
Kalkreuth, 1998).
b) Sulfatos
Ocorrem na forma de cristais jalosita e melantenita. O mineral jalosita é branco com
clivagem perfeita, dureza 3 a 3,5 e peso específico 4,5, estando associado à calcita
(Holz e Kalkreuth, 1998).
c) Carbonatos
São representados por calcita e, eventualmente, dolomita (Holz e Kalkreuth,1998).
3 MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 Etapas do Trabalho
Neste item serão discutidas as etapas do trabalho e os critérios estatísticos que
orientaram a coleta e a composição das amostras.
Primeira etapa: coleta de amostras.
Segunda etapa: Caracterização das amostras de ROM da camada Barro Branco e da
camada Bonito.
Esta etapa objetivou caracterizar o ROM das camadas Barro Branco e camada
Bonito, quanto às análises de umidade, cinzas, materiais voláteis, carbono fixo,
enxofre total, densidade real e poder calorífico superior.
Estes parâmetros são fundamentais para a interpretação posterior das curvas de
lavabilidade.
Terceira etapa: Comparação das características de lavabilidade e hidrofóbicas do
carvão derivado das duas camadas, através do ensaio densimétrico (afunda-flutua).
O minério bruto foi britado em ½“ (12,7 mm) e submetido a imersão em
líquidos de diferentes densidades (1,40; 1,50; 1,60; 1,70; 1,80; 1,90; 2,0;
2,10 g/cm³).
Nas frações flutuadas e/ou afundadas foram analisadas os conteúdos em cinzas,
materiais voláteis, de enxofre total, índice livre de inchamento (FSI) e poder
calorífico superior.
Deste ensaio resultou a curva de lavabilidade, a partir da qual se pode prever o
rendimento (recuperação) para os carvões energético e metalúrgico.
Quarta etapa: Separação dos carvões metalúrgicos e vapor das camadas Barro
Branco e da camada Bonito. 
40
O objetivo desta etapa é unir as frações flutuadas nas densidades (1,40 e 1,50 g/cm³)
para separar a fração metalúrgica e unir as frações (1,60, 1,70, 1,80, 1,90, 2,0 e
2,10 g/cm³) para compor a fração vapor, para posterior estudo de caracterização
tecnológica para fins energéticos.
Quinta etapa: Caracterização detalhada da fração vapor dos carvões provenientes das
camadas Barro Branco e Bonito. Esta caracterização foi constituída por
análises/ensaios físico-químicos (percentual de umidade, percentual de cinzas,
percentual de materiais voláteis, percentual de carbono fixo, percentual de enxofre
total, índice livre de inchamento (FSI) e poder calorífico superior), bem como
estudos de:
a) Liberação de enxofre
 Para determinar o comportamento das duas camadas em termos a liberação de
enxofre a diversas temperaturas (800, 900, 1000, 1100, 1300 e 1350 °C).
b) Liberação de materiais voláteis
 Para determinar o comportamento das duas camadas quanto a liberação materiais
voláteis a diversas temperaturas (300, 400, 500, 600, 700, 800, 850, 900, 950 e
1000 °C).
c) Queima dos carvões
 Para determinar o comportamento de queima em bomba calorimétrica das duas
camadas (aumento da temperatura em função do tempo).
d) Análise da fusibilidade das cinzas
 Para conhecer as temperaturas inicial de deformação, amolecimento, hemisférica e
de fusão do carvão vapor das duas camadas e comparar com valores mínimos de
referência para fins energéticos.
e) Análise elementar (hidrogênio, nitrogênio, oxigênio + halogênios e carbono total).
 Para a determinação do calor gerado na combustão