Please use this identifier to cite or link to this item: http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/17459
Title: Adição de resíduos agroindustriais pós-pirólise em misturas de carvões para a produção de coque metalúrgico.
Authors: Campos, Alex Milton Albergaria
metadata.dc.contributor.advisor: Assis, Paulo Santos
Silva, Guilherme Liziero Ruggio da
Keywords: Biomassa
Siderurgia
Coqueria
Coque
Issue Date: 2023
metadata.dc.contributor.referee: Assis, Paulo Santos
Assis, Carlos Frederico Campos de
Figueiró, Clarissa Gusmão
Silva, Guilherme Liziero Ruggio da
Murta, Jorge Luiz Brescia
Silva, Gilberto Henrique Tavares Álvares da
Citation: CAMPOS, Alex Milton Albergaria. Adição de resíduos agroindustriais pós-pirólise em misturas de carvões para a produção de coque metalúrgico. 2023. 176 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2023.
Abstract: Em usinas siderúrgicas integradas a coque, o carvão mineral tem papel fundamental principalmente na produção de coque metalúrgico, que é utilizado nos altos-fornos para produção do ferro gusa. O coque é produzido a partir de misturas carvões minerais com diferentes propriedades, formuladas para atender os requisitos operacionais do processo de coqueificação e a garantir a qualidade do ferro gusa produzido nos altos-fornos. Além disso, está mistura deve ter o menor custo possível uma vez que a maior parte do carvão metalúrgico utilizado no Brasil é importado, representando assim uma grande parcela do custo do aço. O grande desafio do setor é obter misturas de carvões que atendam a coqueria e produzam coque com alta qualidade e baixo custo. Outro desafio é relacionado as emissões de CO2. A siderurgia é responsável por cerca de 10% das emissões de CO2 no mundo e precisa rever seus processos e matérias-primas para se adequar à nova ordem ambiental do mundo. Uma das estratégias para a siderurgia, e particularmente coquerias, é a substituição de parte do carvão mineral utilizado por biomassa. Uma das fontes de biomassas são os rejeitos do agronegócio que são produzidos em grande quantidade e, como já foi provado por alguns autores, pode ser utilizado nos processos siderúrgicos. O Brasil é um grande produtor agrícola e, consequentemente, de biomassas. São produzidas cercas de 500 milhões de toneladas de rejeitos agrícolas na américa latina, sendo mais da metade no Brasil. Além disso, o Brasil tem uma importante participação na indústria siderúrgica (9o maior produtor em 2022), o que mostra que é possível aliar a produção de aço com o agronegócio tendo ganhos ambientais e econômicos. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo produzir e caracterizar o coque metalúrgico em escala piloto com diferentes proporções das biomassas, pós-pirolise, casca de café, casca de eucalipto, bagaço de cana e rejeitos do processamento do milho. Além disso, mostra uma revisão atualizada da literatura levantando as principais questões sobre o tema e uma análise da viabilidade técnica, econômica e ambiental do uso da biomassa nas misturas de carvões para a produção de coque metalúrgico. O estudo mostra que ao aumentar a proporção de biomassa no coque tem se uma diminuição do CSR, associado ao aumento da porosidade do coque devido a estrutura porosa intrínseca da biomassa. Por fim, será possível notar que o uso de 2% do resíduo de milho e da casca de eucalipto pode ser considera, uma vez que a queda da qualidade do coque não inviabiliza o seu uso.
metadata.dc.description.abstracten: In integrated coke-making steel mills, coal plays a crucial role, particularly in the production of metallurgical coke, which is used in blast furnaces for pig iron production. Coke is produced by blending different types of coals with specific properties, formulated to meet the operational requirements of the coking process and ensure the quality of hot metal produced in blast furnaces. Additionally, this coal blend should be as cost effective as possible, as a significant portion of the metallurgical coal used in Brazil is imported, representing a substantial share of steel production costs. The major challenge for the industry is to obtain coal blends that meet the coke-making requirements, resulting in high-quality coke at a low cost. Another challenge relates to CO2 emissions. The steel industry is responsible for approximately 10% of global CO2 emissions and needs to reassess its processes and raw materials to comply with the new environmental order. One strategy for the steel industry, particularly for coke plants, is to replace part of the mineral coal with biomass. Agricultural waste is one source of biomass that is produced in large quantities and can be used in steelmaking processes. Brazil is a significant agricultural producer and, consequently, a producer of biomass. Around 500 million tons of agricultural waste are generated in Latin America, with over half of it produced in Brazil. Moreover, Brazil has a significant presence in the steel industry (ranking 9th in terms of production in 2022), demonstrating that it is possible to combine steel production with agribusiness while achieving environmental and economic benefits. Therefore, this study aims to produce and characterize metallurgical coke on a pilot scale using different proportions of biomass, including post-pyrolysis biomass, coffee husks, eucalyptus bark, sugarcane bagasse, and corn processing residues. Additionally, it provides an updated literature review on the topic, addressing key issues, and presents an analysis of the technical, economic, and environmental feasibility of using biomass in coal blends for metallurgical coke production. The study reveals that increasing the proportion of biomass in coke results in a decrease in CSR (Coke Strength after Reaction), associated with an increase in coke porosity due to the inherent porous structure of biomass. Finally, it will be evident that the use of 2% maize residue and eucalyptus husk can be considered since the decrease in coke quality does not render it unsuitable for use.
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/jspui/handle/123456789/17459
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 22/08/2023 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.
Appears in Collections:REDEMAT - Doutorado (Teses)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
TESE_AdiçãoResíduosAgroindustriais.pdf7,63 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons