Mineral processing and characterization of coal waste to be used as fine aggregates for concrete paving blocks

Abstract

Commercial coal production in the southern region of Brazil has been occurring since the beginning of the twentieth century. Due to the geological characteristics of the region, large amounts of solid wastes are generated. The aim of this work was to evaluate the use of coal waste to produce concrete paving blocks. A procedure to process the coal waste with the purpose of reducing the sulfur content and changing the particle size distribution of the material to meet the specification of fine aggregates was developed. The methodology considered the following steps: (a) sampling of a coal mining waste; (b) gravity separation of the fraction with specific gravity between 2.4 and 2.8; (c) comminution of the material and particle size analysis; (d) technological characterization of the material and production of concrete paving blocks; and (e) acidity generation prediction (environmental feasibility). The results showed that the coal waste considered in this work can be used to replace conventional sand as a fine aggregate for concrete paving blocks in a proportion of up to 50%. This practice can result in cleaner coal production and reduce the demand for exploitation of sand deposits.A produção de carvão mineral na região sul do Brasil vem ocorrendo desde o início do século XX. Devido às características geológicas da região, grandes quantidades de resíduos sólidos são gerados. O objetivo deste trabalho foi avaliar a utilização de rejeito de carvão para a produção de blocos de pavimentação de concreto. O rejeito de carvão foi beneficiado com o objetivo de reduzir o teor de enxofre e ajustar o tamanho das partículas do material para as especificações de distribuição granulométrica de agregado miúdo. A metodologia considerou os seguintes passos: (a) amostragem do rejeito de carvão mineral; (b) separação gravimétrica da fração com densidade entre 2,4 e 2,8; (c) cominuição do material e análise da distribuição granulométrica; (d) caracterização tecnológica do material e produção de blocos de concreto para pavimentação; e (e) predição da geração de acidez (viabilidade ambiental). Os resultados mostraram que o rejeito de carvão utilizado neste trabalho pode ser utilizado para substituir a areia convencional como um agregado miúdo na produção de blocos de concreto para pavimentação numa proporção de até 50%. Esta prática pode colaborar com a produção mais limpa de carvão mineral e reduzir a demanda de exploração de jazidas de areia.