Combustível de turfa e sapropel é uma alternativa lucrativa
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Cientistas da Universidade Politécnica de Tomsk (TPU) descobriram uma maneira de fazer briquetes de combustível a partir de materiais combustíveis de baixo grau - sapropel (sedimentos de fundo), turfa e carvão marrom, que são iguais ao carvão em termos de poder calorífico (a quantidade de calor liberada durante a combustão) e têm o menor custo, relatou um dos desenvolvedores é Roman Tabakaev.
O desenvolvimento foi apresentado na exposição-apresentação "Produtos, tecnologias e serviços de empresas e organizações do complexo científico e educacional para os municípios da região de Tomsk" para os municípios da parte sul da região de Tomsk. Essas exposições são realizadas para familiarizar os moradores com os desenvolvimentos inovadores das empresas e universidades de Tomsk.
“Fazemos briquetes de combustível de baixa qualidade - turfa, carvão marrom, resíduos de madeira. Até do sapropel, que na verdade é terra. Vários produtos similares estão no mercado. Mas esses briquetes são destruídos pelo contato com a água e são mais caros - são muito caros para produzir devido à necessidade de usar máquinas de prensar para formar briquetes. E nossos briquetes podem ser moldados à mão, o equipamento precisa ser menos potente”, disse o cientista. Ele também observou que o custo de uma tonelada de combustível que ele desenvolveu é de cerca de 1.000 rublos, o que é várias vezes mais barato que o carvão. Ao mesmo tempo, o poder calorífico dos briquetes combustíveis é praticamente igual ao poder calorífico do carvão.
“A principal inovação é que uma nova tecnologia foi proposta. É composto de três etapas. Processamos termicamente as matérias-primas sem acesso ao oxigênio e, como resultado, obtemos três produtos do combustível de baixa qualidade: gás combustível que é queimado durante o trabalho, resíduo de carbono e alcatrão, que são usados diretamente para briquetes”, acrescentou Tabakaev.
Agora, os desenvolvedores, financiados por uma doação do programa federal de Umnik, estão desenvolvendo um protótipo industrial de uma linha automatizada para a produção de briquetes. A criação de um complexo para a produção de 20 toneladas de combustível por dia - o suficiente para fornecer calor a uma pequena vila - custará cerca de 6 milhões de rublos. Num futuro próximo, eles planejam encontrar investidores e entrar no mercado.
Segundo Tabakaev, os principais consumidores do novo combustível serão moradores da região norte da região. “É muito caro para eles transportar carvão: já é 2,5 vezes mais caro em Tomsk do que em Kuzbass. A eletricidade também é muito cara - quase 5 rublos por kWh”, explicou Tabakaev.
Para referência
A Universidade Politécnica de Tomsk foi fundada em 1896 como o Instituto Tecnológico de Tomsk do Imperador Nicolau II. A estrutura da universidade hoje inclui 11 institutos educacionais, três faculdades, 100 departamentos, três institutos de pesquisa, 17 centros científicos e educacionais e 68 laboratórios de pesquisa. 22,3 mil alunos estudam na universidade, incluindo 224 alunos de 31 países estrangeiros. Em 2009, a TPU estava entre as 12 universidades do país que receberam o status de universidade nacional de pesquisa.
(RIA-Novosti, 23.08.2012)
Aplicação na ciência
A origem vegetal da turfa foi estabelecida pela primeira vez.
Como a turfa se acumula rapidamente e é bem comprimida durante a decomposição, as substâncias introduzidas nela são depositadas em turfeiras. A superfície do pântano de turfa é irregular e as substâncias depositadas nele geralmente são mal sopradas pelo vento. Devido à decomposição e compressão mais ou menos uniforme, essas substâncias podem ser vistas claramente nas camadas de turfa compactada.
Durante as erupções, as cinzas caídas são bem rastreadas nas turfeiras, e a matéria orgânica das turfeiras acima e abaixo das cinzas depositadas presta-se à datação. Este é um método comum de datar cinzas vulcânicas caídas, que é amplamente utilizado em, em, em, em e. Além disso, a areia é depositada nas turfeiras costeiras, o que é realizado pelas ondas. Desta forma, erupções vulcânicas e grandes tsunamis que ocorreram há 4.000 anos ou mais podem ser datados.
Literatura
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- Artigos
- // Grande enciclopédia russa. Volume 32. — M., 2016. - S. 313-314.
- Turfa // Enciclopédia Técnica. Volume 23. - M.: Enciclopédia Soviética, 1934. - Stb. 746-763
- Regulamentos
GOST 21123-85 Turfa. Termos e definições
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(minerais combustíveis) |
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| Linha de carvão |
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| Série de óleo e naftóide |
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Tipos principais |
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| Fóssil |
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| Renováveis e biológicos | |||||||||
| artificial |
Aplicativo
Como combustível, a lenhite é usada com muito menos frequência do que a hulha. É usado para aquecer casas particulares e pequenas usinas de energia. Pelo chamado. A destilação a seco da lenhite produz cera de montanha para as indústrias de marcenaria, papel e têxtil, creosoto, ácido carbólico e outros produtos similares. Também é processado em combustível de hidrocarboneto líquido. Os ácidos húmicos na composição da lenhite possibilitam seu uso na agricultura como fertilizante.
As tecnologias modernas permitem a produção de gás sintético a partir da lenhite, que é um análogo do gás natural. Para fazer isso, o carvão é aquecido a 1000 graus Celsius, como resultado da formação de gás. Na prática, é usado um método bastante eficaz: através de um poço perfurado, a alta temperatura é fornecida aos depósitos de lenhite por meio de um tubo, e o gás pronto, produto do processamento subterrâneo, já está saindo por outro tubo.
Como resultado da exposição prolongada a temperaturas e pressões elevadas, as brasas são convertidas em brasas e estas em antracitos.
O processo irreversível de mudança gradual na composição química, propriedades físicas e tecnológicas da matéria orgânica no estágio de transformação de lenhite em antracito é chamado de metamorfismo do carvão. O rearranjo estrutural e molecular da matéria orgânica durante o metamorfismo é acompanhado por um aumento consistente no teor relativo de carbono no carvão, uma diminuição no teor de oxigênio e a liberação de substâncias voláteis; o teor de hidrogênio, calor de combustão, dureza, densidade, fragilidade, óptica, eletricidade e outras propriedades físicas mudam. Os carvões nos estágios intermediários do metamorfismo adquirem propriedades de sinterização - a capacidade dos componentes gelificados e lipóides da matéria orgânica de passar, quando aquecidos sob certas condições, para um estado plástico e formar um monólito poroso - coque.
Nas zonas de aeração e ação ativa das águas subterrâneas próximas à superfície da Terra, os carvões sofrem oxidação. Em termos de seu efeito sobre a composição química e propriedades físicas, a oxidação tem uma direção oposta em relação ao metamorfismo: o carvão perde suas propriedades de resistência e propriedades de sinterização; o teor relativo de oxigênio aumenta, a quantidade de carbono diminui, a umidade e o teor de cinzas aumentam e o poder calorífico diminui drasticamente. A profundidade de oxidação dos carvões fósseis, dependendo do relevo moderno e antigo, da posição do lençol freático, da natureza das condições climáticas, da composição do material e do metamorfismo, varia de 0 a 100 metros na vertical.
A maior transferência de calor é obtida de antracitos, a menor de carvão marrom. Carvões duros ganham em termos de relação preço-qualidade. Os graus de carvão D, G e antracitos são mais frequentemente usados em caldeiras, porque. eles podem queimar sem soprar. Os graus de carvão SS, OS, T são usados para gerar energia elétrica, porque.tem uma elevada transferência de calor durante a combustão, mas a combustão deste tipo de carvão está associada a dificuldades tecnológicas que só se justificam se for necessária uma grande quantidade de carvão. Na metalurgia ferrosa, os graus G, Zh são geralmente usados para a produção de aço e ferro fundido. A fração de um determinado grau de carvão é determinada com base no menor valor da menor fração e no maior valor da maior fração, indicado no nome do grau de carvão. Assim, por exemplo, a fração da marca DKOM (K - 50-100, O - 25-50, M - 13-25) é 13-100 mm.
Reservas de turfa no mundo
De acordo com várias estimativas, existem de 250 a 500 bilhões de toneladas de turfa no mundo (em termos de 40%), cobre cerca de 3% da área terrestre. Ao mesmo tempo, há mais turfa no hemisfério norte do que no sul; o conteúdo de turfa aumenta com o movimento para o norte, e a proporção de turfeiras altas também aumenta. Assim, na área de turfeiras ocupam 4,8%, em - 14%, em - 30,6%. Na parcela de terras ocupadas por turfeiras chega a 31,8% em () e 12,5% em . Há também um grande número de depósitos de turfa na República da Carélia, na República de Komi, em várias regiões ocidentais (especialmente nas regiões de Ryazan, Moscou e Vladimir). Reservas de turfa suficientes estão disponíveis em (o depósito Morochno-1). Há também grandes reservas de turfa em vários estados.
De acordo com a Canadian Peat Resources (2010), o Canadá ocupa o primeiro lugar no mundo em termos de reservas de turfa (170 bilhões de toneladas), e a Rússia ocupa o segundo lugar (150 bilhões de toneladas).
A renovação de turfa na Rússia é estimada em 260-280 milhões de toneladas por ano.
Detalhes sobre os métodos e tipos de extração de turfa
Como mencionado anteriormente, a maioria dos depósitos de turfa estão na superfície. A turfa é extraída apenas de acordo com dois esquemas principais:
- da superfície da terra (cortando o solo superficial)
- de pedreiras (usando escavadeiras)
Existem apenas 5 tipos de turfa:
- fresagem (corte)
- raspador hidráulico
- hidroturismo
- caroço
- baguete
turfa moída - um dos tipos mais comuns. É extraído a uma profundidade de apenas 2 cm graças a um trator que solta o solo, tritura a turfa e a transforma em migalhas finas. Em seguida, a turfa seca ao sol, se reúne em rolos e, em seguida, outra camada é solta. Após cada processo, a turfa é extraída no mesmo local mais 5-6 vezes. A turfa coletada é entregue em um local especial e lá é coletada em pilhas separadas. Uma época adequada para a extração dessa turfa é o período de verão, quando é possível a secagem natural do mineral. O método de moagem também é usado para obter turfa de grama.
Turfa obtido por escavação. Cada pedaço de turfa pesa pelo menos 500 g. Este método de extração é praticamente o mesmo que o método anterior, mas a única diferença é que precisa de condições climáticas. A turfa pode ser extraída em qualquer época do ano. Essa turfa é extraída a uma profundidade de 50 cm usando um disco especial com um cilindro no qual a turfa é pressionada.
Hidroturfa obtido pelo método hidráulico, que foi proposto pela primeira vez em 1914, como mencionado anteriormente.
turfa esculpida extraído de tijolos de turfa à mão, às vezes por formação de máquina.
Quanto ao transporte da turfa dos locais de extracção, é efectuado após a secagem final da turfa e é efectuado por via férrea de bitola estreita. Para fins agrícolas, a turfa é transportada por estrada.
Combustível de turfa LAD
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Descrição e escopo O combustível de turfa "LAD" é um combustível municipal de alta qualidade. Não é inferior em calorias à lenha, carvão marrom, xisto, carvão de baixa qualidade. O poder calorífico do combustível de turfa é 3000-3500 kcal/kg. O combustível de turfa "LAD" não emite substâncias cancerígenas, é um produto ecológico. O combustível de turfa "LAD" é recomendado para aquecimento de casas, dachas, estufas, banhos, caldeiras, fornos e cozinha. Vantagens do combustível de turfa:
Recomendações de uso:
Armazenar: O combustível de turfa "LAD" deve ser armazenado em locais secos, protegidos de águas subterrâneas e esgotos, bem como da precipitação atmosférica, por exemplo, em algum tipo de piso, cobrindo o combustível com filme plástico. |
Variedades
Existem muitas variedades e variedades de carvão marrom, entre as quais existem várias principais:
- Carvão comum, a consistência é densa, marrom fosco.
- Carvão marrom de uma fratura terrena, facilmente esfregado em pó.
- Resinoso, muito denso, marrom escuro, às vezes até preto-azulado. Quando quebrado, assemelha-se a resina.
- Lignite, ou árvore betuminosa. Carvão com uma estrutura vegetal bem preservada. Às vezes, é encontrado até na forma de troncos de árvores inteiros com raízes.
- Disodil - carvão de papel pardo na forma de massa vegetal em camadas finas em decomposição. Facilmente se divide em folhas finas.
- Carvão de turfa marrom. Assemelhando-se a turfa, com uma grande quantidade de impurezas, às vezes parecendo terra.
A porcentagem de cinzas e elementos combustíveis em diferentes tipos de lenhite varia muito, o que determina os méritos de um material combustível de uma variedade específica.
Características ecológicas
A formação de turfa continua até hoje. A turfa desempenha uma importante função ecológica, acumulando produtos e, assim, acumulando turfa atmosférica.
Após a drenagem do depósito de turfa, devido ao acesso de oxigênio, inicia-se a atividade ativa na turfa, decompondo sua matéria orgânica. Este processo é chamado, durante o qual o dióxido de carbono é liberado a uma taxa que é uma ordem de magnitude maior do que a taxa de sua acumulação em um pântano não perturbado.
O perigo é que pode ocorrer em turfeiras drenadas.
Solos de turfa organogênicos são formados em depósitos de turfa.A turfa pode ser observada nos solos minerais superiores com encharcamento prolongado ou em climas frios.
Quando as turfeiras são inundadas com as águas do reservatório, massas de turfa às vezes flutuam, formando-se.
Qual é o processo de pirólise da turfa.
O processo de pirólise da turfa também é chamado de gaseificação ou geração de gás. Este processo ocorre a uma temperatura de 800 a 1300 graus C.
A essência desse processo está na produção de gás combustível aquecendo a matéria-prima a uma determinada temperatura com acesso limitado ao oxigênio. Como resultado deste processo, que ocorre em dispositivos de combustão que restringem o fluxo de ar do exterior, substâncias como:
- monóxido de carbono
- gás metil
- Hidrogênio
- Metano
- Hidrocarbonetos gasosos
- E outros componentes em várias proporções.
Vejamos como esse processo difere da queima de turfa comum.
Se, durante a combustão da turfa em um forno convencional, for fornecido um influxo da quantidade necessária de oxigênio, como resultado dessa combustão, dióxido de carbono, água, cinzas (cuja quantidade corresponde ao conteúdo de substâncias inorgânicas em a turfa original) e o calor são formados.
Mas se, após o início do processo de combustão, o suprimento de ar for limitado, a combustão continuará, mas os produtos de combustão serão ligeiramente diferentes. O resultado é água, gás hidrogênio e monóxido de carbono. Neste caso, o calor será liberado, contribuindo para a continuação do processo de combustão. Sob a influência do calor, as ligações químicas são quebradas nas moléculas de hidrocarbonetos complexos contidos na turfa. Ao mesmo tempo, no processo de combinação de átomos de hidrogênio com carbono e oxigênio, o calor é liberado e um transportador de energia gasoso é formado - gás gerador.
O gás obtido pela pirólise da turfa consiste em hidrogênio, metano, monóxido de carbono e dióxido de carbono, uma pequena quantidade de compostos de hidrocarbonetos de alta ordem, como o etano, e várias impurezas, como partículas de alcatrão e cinzas.
Ao contrário do volume muito maior da turfa original, o gás obtido por pirólise é mais conveniente para armazenamento e transporte. O gás do gerador pode ser usado para produzir calor e eletricidade e como combustível para motores de combustão interna após sua purificação. Além disso, após purificação adicional de H2S, CS2 e companhia2 — o gás do gerador pode ser usado na produção de amônia como fonte de hidrogênio. Também é possível processar ainda mais o gás do gerador para obter dele combustíveis líquidos.
Carvão marrom
Carvão marrom apresenta-se sob a forma de uma massa carbonácea densa, terrosa, lenhosa ou fibrosa com uma linha castanha, com um teor significativo de substâncias betuminosas voláteis. Muitas vezes tem uma estrutura lenhosa vegetativa bem preservada; a fratura é concoidal, terrosa ou lenhosa; cor marrom ou preto como breu; queima facilmente com uma chama esfumaçada, emitindo um cheiro peculiar desagradável de queimado; quando tratado com potássio cáustico dá um líquido marrom escuro. A destilação seca forma amônia, livre ou combinada com ácido acético. A gravidade específica é 0,5-1,5. A composição química média, menos cinzas: 50-77% (média de 63%) de carbono, 26-37% (média de 32%) de oxigênio, 3-5% de hidrogênio e 0-2% de nitrogênio.
A foto abaixo é carvão marrom.
O carvão marrom, como o nome mostra, difere do carvão na cor (às vezes mais clara, às vezes mais escura); há, é verdade, também variedades pretas, mas neste caso ainda são marrons em pó, enquanto antracite e carvão sempre dão uma linha preta em um prato de porcelana. A diferença essencial da hulha reside no menor teor de carbono e no teor significativamente maior de substâncias voláteis betuminosas. Isso explica porque o carvão marrom queima mais facilmente, dá mais fumaça, cheiro e também a já mencionada reação com a potassa cáustica.O teor de nitrogênio também é significativamente inferior ao do carvão.
Indústria de turfa hoje
Os recursos de turfa cobrem cerca de 400 milhões de hectares, mas apenas cerca de 300 milhões de hectares foram colocados em operação. Apenas 23 países do mundo estão envolvidos na extração de turfa. Os principais são a Rússia, onde se concentram cerca de 150 milhões de hectares, e o Canadá, onde as turfeiras somam 110 milhões de hectares. A turfa é um recurso renovável e produz-se muito mais do que se consome. O estoque de turfa do mundo está concentrado na Rússia, porque 60% dos recursos estão contidos lá. Mas em termos de produção, a Rússia está em quarto lugar, à frente do Canadá, Finlândia e Irlanda.
Apenas 30% da turfa do mundo é usada como combustível, os 70% restantes são usados para horticultura e agricultura. A camada superior de turfa tem propriedades adequadas para a pecuária, floricultura, produção agrícola e cultivo de vegetais em condições de estufa. A turfa desempenha um papel importante no mercado mundial, especialmente a turfa vegetal, que é a mais exportada.
O maior depósito de turfa está concentrado na região de Tver - 21%. Graças a isso, a região de Tver é totalmente fornecida com energia e fertilidade do solo. OJSC "Tvertorf" produz a maior quantidade de produtos de turfa em toda a Rússia. Na década de 90, a extração do mineral caiu significativamente. Devido à crise, os equipamentos deixaram de ser atualizados, a capacidade das empresas especializadas em turfa também diminuiu. Hoje, as taxas de produção estão tentando retomar, mas o processo requer financiamento significativo e mais mão de obra.
O principal problema associado à indústria da turfa é o desenvolvimento de um quadro legal e regulamentar. Existem algumas contradições no estatuto jurídico dos depósitos de turfa, que carece de clareza na aplicação dos créditos fornecidos pelo serviço fiscal. Existem também deficiências notáveis no cálculo dos pagamentos e impostos sobre a terra. Portanto, hoje a indústria de turfa está passando por uma grave estagnação.
O governo russo estabeleceu uma meta até 2030 para aumentar o nível de extração e processamento de turfa para melhorar as condições domésticas, aliadas e agrícolas. O primeiro critério necessário é melhorar a base industrial, ou seja, para desenvolver novos equipamentos, só assim a turfa poderá ser efetivamente utilizada em usinas especializadas em fornecimento de calor. No futuro, devido às suas propriedades benéficas, a turfa será usada na medicina. O extrato de turfa é enriquecido com minerais, por isso suas propriedades são excelentes para o corpo humano, tem um efeito particularmente cicatrizante na pele e nos tecidos subcutâneos. Até 2030, está prevista a restauração da base de turfa, construção de caldeiras e usinas termelétricas em regiões remotas, cujo principal recurso será a turfa.
Turfeiras
De charneca alta, menos frequentemente de turfa decomposta em baixa altitude, eles são colhidos Turfeiras e húmus de turfausado em e decorativo.
A turfa melhora a fertilidade do solo. Para uso como um componente de misturas de solo para plantas de interior e estufa, as turfas são intemperizadas em montes baixos e largos por três anos, uma vez que as turfas recém-cavadas contêm substâncias nocivas para a maioria das plantas (). Para acelerar o desgaste e a lavagem dos ácidos, é realizada uma pá regular. As misturas de solo à base de turfa são caracterizadas por uma capacidade significativa de umidade. Em uma mistura com areia, o solo de turfa é usado para semear pequenas sementes e como o principal componente na preparação de misturas de terra para muitas plantas terrestres protegidas.
Mineração
Os métodos de extração de carvão marrom são semelhantes para todos os carvões fósseis. Existem abertas (carreira) e fechadas. O método mais antigo de mineração subterrânea são poços inclinados a uma camada de carvão de pequena espessura e ocorrência rasa.É usado em caso de ineficiência financeira do dispositivo da pedreira.
Uma mina é um poço vertical ou inclinado no maciço rochoso desde a superfície até a camada de carvão. Este método é usado em costuras profundas de carvão. Caracteriza-se pelo alto custo dos recursos extraídos e alto índice de acidentes.
A mineração a céu aberto é realizada a uma profundidade relativamente pequena (até 100 m) da camada de carvão. A mineração a céu aberto ou pedreira é a mais econômica, hoje aproximadamente 65% de todo o carvão é extraído dessa forma. A principal desvantagem do desenvolvimento de carreira é o grande dano ao meio ambiente. A extração da lenhite é realizada principalmente de forma aberta devido à pequena profundidade de ocorrência. Inicialmente, é realizada a remoção do estéril (camada de rocha acima da camada de carvão). Depois disso, o carvão é quebrado pelo método de perfuração e detonação e transportado por veículos especializados (pedreira) do local de mineração. As operações de estéril, dependendo do tamanho e composição da camada, podem ser realizadas por bulldozers (com camada solta de espessura insignificante) ou escavadeiras de roda de caçamba e draglines (com camada de rocha mais espessa e densa).
Origem
A hulha forma camadas de depósitos de rochas sedimentares - flocos, muitas vezes de grande espessura e comprimento. O material para a formação do carvão marrom são vários tipos de pyalps, coníferas, árvores e turfeiras. Os depósitos dessas substâncias se decompõem gradualmente sem acesso ao ar, sob a água, sob a cabeça de uma mistura de argila e areia. O processo de combustão lenta é acompanhado por uma liberação constante de substâncias voláteis e gradualmente leva ao enriquecimento dos resíduos vegetais com carbono. A lenhite é um dos primeiros estágios do metamorfismo desses depósitos vegetais, depois da turfa. Outras etapas - carvão, antracite, grafite. Quanto mais longo o processo, mais próximo o estado do carbono-grafite puro. Assim, o grafite pertence ao grupo azóico, carvão - ao paleozóico, carvão marrom - principalmente ao mesozóico e cenozóico.
Indústria de turfa
A indústria de turfa é uma categoria de indústria que fornece ao país combustível e fertilizante. Hoje, a turfa é usada na agricultura, fábricas de produtos químicos, usinas de energia.
Então, o que é turfa? A turfa tem uma cor marrom característica. É formado ao longo do tempo a partir de restos quase decompostos de plantas, principalmente musgos. Os depósitos de turfa são pântanos e lagoas, que estão quase cobertos de vegetação. Na Rússia, as áreas com turfa estão localizadas em florestas. De fato, a turfa consiste em 60% de carbono, o que a torna o biomaterial mais importante. tem um valor calórico bastante alto. A turfa também é usada para fazer vários materiais de isolamento térmico, como lajes.
Lembre-se que em 2010 na Rússia houve um terrível incêndio associado à ignição de áreas de turfa, como resultado das quais as florestas foram danificadas. Após o incidente, tornou-se óbvio que a indústria de turfa levaria muito tempo para se recuperar.
Agora em todo o mundo recebem aproximadamente 25 milhões de toneladas de turfa. Em 1985, a extração de turfa atingiu seu pico, ou seja, 380 milhões de toneladas foram obtidas em um ano. No entanto, desde a década de 1990, o nível de extração mineral caiu significativamente para 29 milhões de toneladas.
