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Title: Simulação física a frio da densificação da mistura de carvões em coqueria via vibração mecânica.
Authors: Nascimento, Leandro Miranda
metadata.dc.contributor.advisor: Assis, Paulo Santos
Silva, Guilherme Liziero Ruggio da
Keywords: Coqueria
Métodos de densificação
Vibração
Coque
Issue Date: 2016
metadata.dc.contributor.referee: Assis, João Batista
Murta, Jorge Luiz Brescia
Sampaio, Ronaldo Santos
Citation: NASCIMENTO, Leandro Miranda. Simulação física a frio da densificação da mistura de carvões em coqueria via vibração mecânica. 2016. 83 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2016.
Abstract: O coque metalúrgico é uma matéria-prima fundamental para o processo de alto forno em grandes unidades siderúrgicas integradas. O coque representa uma componente expressiva do custo do aço. No alto-forno, espera-se que o coque tenha uma boa resistência mecânica (DI), baixa reatividade com CO2 (CRI) e boa resistência mecânica após essa reação (CSR) de modo a reduzir o consumo específico do coque e minimizar o seu impacto no custo total do aço. O custo do coque é formado pelo custo das suas matérias-primas, que consiste em uma mistura de carvões, e custo de conversão na coqueria. Os carvões minerais com maior valor de mercado são da família dos Hard Coking Coal (HCC), que apresentam maior poder de coqueificação. Já a família dos carvões soft são caracterizados pela grande fração de inertes na sua composição com baixo, ou sem, poder coqueificante, e de menor custo. Sabe-se que, aumentando a densidade de carga de misturas de carvões a pressão de coqueificação tende a aumentar. Isso implica que, uma mistura mais densa demanda uma menor fração de carvões HCC para produzir um coque de mesma qualidade, ou até superior, de uma mistura com a densidade de carga usual do carvão. Logo, o custo dessa mistura é mais baixo que a mistura original. Alguns métodos como o Stamp Charging e a briquetagem parcial visam aumentar a densidade da mistura de carvões, aumentado a fração de matérias carbonosas de menor valor e, por tanto, reduzindo o custo da mistura. O Stamp Charging pode aumentar a densidade de carga em mais de 50%, em quanto a briquetagem parcial aumenta a densidade da mistura em até 15%. Porém, o custo de implementação do primeiro é de cerca de 10 vezes o custo do segundo. O presente trabalho apresenta um novo método de adensamento de misturas de carvão via vibração. Com o potencial de aumentar a densidade de carga em até 30% com um custo de implementação inferior a briquetagem parcial. Foi modelado via simulação física a frio, em uma escala de 1:13 de 1/4 de um forno de coqueria o adensamento da mistura de carvão via vibração utilizando diferentes metodologias. Verificou-se que todos os cenários avaliados aumentaram a densidade de carga da mistura em pelo menos 11% e chegando a valores de 30% de aumento de densidade via vibração. O método escolhido como mais adequado por mostrar uma boa relação entre produtividade dos equipamentos da coqueria com o aumento de densidade de carga alcançou o valor de 25% de aumento de densidade a granel.
metadata.dc.description.abstracten: The coke is an important raw material in blast furnaces in iron and steelmaking units. The coke represents an expressive part of the steel cost. In the blast furnace, the coke needs high strength (DI), low reactivity to CO2 (CRI) and high strength after the CO2 reaction (CSR) to reduce the coke's consumption and minimize its impact in the steel total cost. The coke cost has two components: the raw materials cost and the coke oven process cost. Raw materials in coke oven are a mix of coal. This mix has two families: The Hard Coking Coal's family (HCCs), that are the more valuable and with more coking power, and the soft coal's family, that is composted with a great fraction of non-reactive material with low or none coking power. However, the soft coals has a cheaper price than the HCCs. If the mix of coal's bulky density increases, the coking's pressure increases. By this way, the HCCs demanded by to produce a good coke decrease. Therefore, it means that a mix of coal less expensive than a conventional mix can produce a coke as good as the produced by the conventional mix. Some methods has been developed to increase the bulky density. The most famous are the Stamp Charging and Partial Briquetting. The first can increase the bulky density in more than 50%, when the Partial Briquetting can get 15% of increase in bulky density. However, the cost of the Stamp Charging system is 10 times more expensive than the cost of to build a Partial Briquetting system. This work shows a new method of densification of mix of coal by vibration. This method has a potential of increase the bulky density in 30% with a cost of implementation less expensive than the Partial Briquetting process. A chamber of acrylic was built in a scale of 1:13 to 1/4 of a real coke oven, some methodologies was tested to measure the bulky densification of the mix of coal, and this method was compared. In all sceneries, the bulky density increases at the least 11%. One method get 30% of bulky density increase by vibration process. The method that best fit in the coke oven process shows an increase of 25% in the bulky density. That method was chosen because it get a good relationship between productivity and increase in the bulky density.
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/123456789/6529
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 09/05/2016 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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