Caracterização de combustíveis sólidos pulverizados para injeção em alto-forno.

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.