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Title: Caracterização de combustíveis sólidos pulverizados para injeção em alto-forno.
Authors: Silva, Katerine Grazielle
metadata.dc.contributor.advisor: Assis, Paulo Santos
Keywords: Processos de fabricação
Carvão vegetal
Coque verde de petróleo
Carvão mineral
Issue Date: 2018
metadata.dc.contributor.referee: Assis, Paulo Santos
Silva, Guilherme Liziero Ruggio da
Assis, Carlos Frederico Campos de
Murta, Jorge Luiz Brescia
Citation: SILVA, Katerine Grazielle. Caracterização de combustíveis sólidos pulverizados para injeção em alto-forno. 2018. 120 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2018.
Abstract: A injeção de carvão pulverizado (PCI) pelas ventaneiras dos altos-fornos é amplamente utilizada por siderúrgicas ao redor do mundo visando à redução do consumo de coque e, assim, o custo do ferro-gusa. Altas taxas de injeção são desejáveis, porém, um grande desafio é alcançá-las com matérias-primas mais baratas e de características diversas sem perder na qualidade do ferro-gusa, na produtividade do alto-forno e que resultem em menor impacto ambiental. Um aumento na taxa de injeção requer melhoria na seleção de combustíveis. Sendo assim, é importante ter o conhecimento das variáveis de qualidade do combustível pulverizado injetado que afetam, entre outros, a eficiência de queima, a qualidade do ferro-gusa, a taxa de substituição do coque e a estabilidade do alto-forno. Dentro deste contexto, o presente estudo baseia-se na caracterização química, física, mineralógica e na avaliação da eficiência de queima de 4 combustíveis: carvão mineral australiano (CMA), carvão mineral norte-americano (CMN), moinha de carvão vegetal (MCV) e coque verde de petróleo (CVP). O CMA, CMN, MCV e CVP encontram-se dentro ou próximos dos valores aceitáveis no processo de injeção para os teores de cinza e enxofre. O teor de matéria volátil obtido foi de MCV (34.59%) e CMN (19.92%), CMA (18.03%) e CVP (14.09%) que mostrou ter influência na capacidade de queima. A composição da cinza foi caracterizada pela presença de quartzo, anidrita, calcita e hematita. No que se refere à basicidade, nota-se que a cinza do CMA foi a mais ácida entre os combustíveis analisados, devido à presença significativa dos minerais quartzo e caulinita. Teste em simulador de injeção resultou na seguinte performance de queima MCV>CVP>CMA>CMN. Em contrapartida a ordem de combustibilidade por análise termogravimétrica foi de MCV>CMN>CMA>CVP. Com o aumento do teor de carbono fixo, observou-se um aumento da taxa de substituição teórica do coque. A mistura que apresentou melhor eficiência de queima foi obtida para a composição contendo 20% MCV+80% CVP, seguida pelas misturas contendo 80 e 90% de CMA, respectivamente. Resultados sugerem o aumento da participação de matérias-primas nacionais no setor siderúrgico e o aumento do uso da moinha de carvão vegetal (biorredutor) como uma forma de reduzir a emissão de gases de efeito estufa.
metadata.dc.description.abstracten: Pulverized coal injection (PCI) into blast furnace tuyeres is widely used by steelmakers around the world to reduce coke consumption and the cost of hot metal. High injection rates are desirable, however a major challenge is to achieve them with cheaper raw materials and diverse characteristics without losing the quality of the hot metal, the productivity of the blast furnace and resulting in less environmental impact. An increase in the injection rate requires improvement in fuel selection. Thus, it is important to have knowledge of the quality variables of injected pulverized fuel that affect, among others, the burning efficiency, pig iron quality, coke replacement rate and blast furnace stability. In this context, the present study is based on the chemical, physical, mineralogical characterization and the evaluation of the burning efficiency of 4 fuels: Australian mineral coal (CMA), American mineral coal (CMN), charcoal fines (MCV) and green petroleum coke (CVP). The CMA, CMN, MCV and CVP are within or close to acceptable values in the injection process for ash and sulfur contents. The volatile matter content was MCV (34.59%) and CMN (19.92%), CMA (18.03%) and CVP (14.09%), which showed influence on the burning capacity. The ash composition was characterized by the presence of quartz, anhydrite, calcite and hematite. As far as basicity is concerned, it can be noticed that the CMA ash was the most acidic among the fuels analyzed, due to the significant presence of the minerals quartz and kaolinite. Testing in injection simulator resulted in the following burning performance MCV>CVP>CMA>CMN. In contrast, the order of combustibility by thermogravimetric analysis was MCV>CMN>CMA>CVP. With the increase of fixed carbon content, an increase in the theoretical coke substitution rate was observed. The mixture that presented the best burning efficiency was obtained for the composition containing 20% MCV + 80% CVP, followed by mixtures containing 80 and 90% of CMA, respectively. Results suggest an increase in the use of the national raw materials in the in the steel industry and an increase in the use of charcoal fines (bioreductor) as an action to reduce the emission of greenhouse gases.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/10042
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 18/07/2018 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.
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