Influência do processo de pirólise sobre as camadas de folhelho pirobetuminoso de São Mateus do Sul - PR

Abstract

Resumo: A exploração do folhelho pirobetuminoso representa um potencial energético para obtenção de hidrocarbonetos em diversos países. O Brasil apresenta a segunda maior reserva possuindo depósitos de diversos períodos geológicos, sendo explorado apenas o depósito de idade Permiana, devido a fatores como espessura útil e teor médio em óleo. Sua exploração ocorre por meio da tecnologia denominada PETROSIX, desenvolvida e patenteada pela PETROBRAS. O processo consiste em introduzir o folhelho pirobetuminoso (6 a 70 milímetros) em um reator cilíndrico vertical, aquecendo-o por correntes gasosas induzindo a pirólise, a aproximadamente 500ºC, em atmosfera isenta de gás oxigênio. Nesse processo ocorre a liberação de fluidos e gases. A mineração e a área industrial estão localizadas na sede da PETROBRAS - Unidade de Negócio da Industrialização do Xisto, a 140 quilômetros de Curitiba - PR, na cidade de São Mateus do Sul. Do ponto de vista geológico, a jazida de folhelho pirobetuminoso explorada faz parte do Membro Assistência da Formação Irati, Bacia do Paraná. Na região de São Mateus do Sul, a mina é constituída por duas camadas de interesse econômico, separadas por uma camada intermediária, constituída de margas e siltitos. A camada superior apresenta, em média, teor de óleo de 6,4%, com 6,4 metros de espessura e a inferior apresenta teor de óleo de 9,1%, com 3,2 metros de espessura. Embora a espessura da camada inferior seja de 3,2 metros, a lavra é restrita a 2,4 metros, proporcionando um teor de óleo aproximado de 11,5%. A proposta desse trabalho é compreender as possíveis transformações inorgânicas e da petrofábrica que ocorrem no folhelho pirobetuminoso devido ao processo de beneficiamento térmico (pirólise). Para isso, foram caracterizadas amostras do folhelho pirobetuminoso e do material retortado, produto da pirólise, comparando a possível variação química, mineralógica e da petrofábrica desta rocha, através de técnicas de Fluorescência de Raio X (FRX), Difração de Raio X (DRX), Análise Petrográfica e Microtomografia Computadorizada de Raio X (?CT). Também foi determinada a influência da temperatura e taxa de aquecimento na degradação térmica das amostras, através da termogravimetria com análise térmica diferencial (ATG/ATD). Para obtenção do material retortado, as amostras foram passadas por um simulador de pirólise, denominado BSTU. Na comparação dos resultados químicos e mineralógicos dos folhelhos pirobetuminosos, os resultados mostram que o processo não ocasiona mudança significativa, sendo que na análise química há o predomínio de sílica e alumínio. A análise mineralógica caracteriza-se pela presença predominante de minerais de quartzo, pirita, feldspato e argilominerais. A análise das curvas termogravimétricas mostra que entre 400°C até 550°C ocorre a decomposição da matéria orgânica e da pirita (FeS2). A principal influência está na petrofábrica, pois o processo gera fraturamento em níveis paralelos ao acamamento da estrutura primária da rocha. Em níveis mais ricos em matéria orgânica, o processo age de forma mais intensa, gerando expansão e conectividade dos poros e assim permitindo o escape de fluidos e gases. Outra constatação significativa é que o processo de beneficiamento ocorre de forma diferenciada para cada camada de folhelho pirobetuminoso.