A taxa de substituição (RR) teórica, dos combustíveis pulverizados em estudo, CMA, CMN, MCV e CVP, foram calculadas de acordo com a equação 3.14 e estão apresentadas na Tabela V.9. Como se pode observar, a maior RR foi obtida para o CVP e a menor para MCV. Dentre os 2 carvões minerais, o que apresentou maior RR foi o CMA.
Tabela V.9: Dados de qualidade e taxa de substituição teórica
Combustível %C %H %Cinzas RR
MCV 67,26 2,44 10,62 0.57
CVP 89,51 3,63 0.47 1.04
CMA 79,22 3,60 9,10 0,90
CMN 75,62 3,57 5.08 0,76
Os gráficos, Figuras 5.17, 5.18 e 5.19 apresentam a RR teórica considerando, respectivamente, os parâmetros de matéria volátil, carbono fixo e a Tp. Observa-se que a RR aumenta com o teor de carbono fixo e temperatura de pico, mas diminui com o aumento de matéria volátil. O que confirma que quanto maior o teor de carbono fixo, maior a taxa de substituição do coque, o que já era esperado.
Sabendo que quando maior a temperatura de pico, menor a combustibilidade do material, observa-se que, materiais com Tp maiores apresentam maiores RR. O que também esta em concordância com o observado para o teor de matéria volátil, quando maior o teor de MV, mais reativo é o combustível, apresentando maior combustibilidade, o que resultou em uma menor RR teórica.
Figura 5.17: RR versus Carbono fixo
Figura 5.18: RR versus Matéria Volátil
6. CONCLUSÃO
Levando em consideração os parâmetros que influenciam o desempenho e os efeitos dos combustíveis pulverizados injetados pelas ventaneiras do alto-forno, foi realizada a caracterização química, física, mineralógica e a avaliação da eficiência de queima, de forma a avaliar o comportamento de 4 combustíveis: carvão mineral australiano e norte-americano, moinha de carvão vegetal e coque verde de petróleo. Como conclusões do presente estudo citam-se:
A MCV (MV:34.59%) apresentou alto teor de voláteis, uma característica desejável quando se considera uma melhor queima na zona de combustão. Sendo que CMA (MV:18.03%), CMN (MV: 19,92%) e CVP (MV:14.09%) apresentaram baixo teor de voláteis. Em relação as cinzas dá-se destaque ao CVP (Cz: 0.47%) com menor teor de cinzas e alto teor de carbono.
Pela análise das cinzas por FRX e DRX, observa-se a presença de Si e Al (quartzo e metacaulinita), Ca (calcita e anidrita) e Fe (hematita). O CMA apresentou o maior teor de Al2O3 e SiO2, cinza mais ácida (0.25) entre os combustíveis analisados, que teria maior potencial para contribuir com a diminuição da permeabilidade no alto-forno. Faixa de temperatura liquidus maiores foram encontradas para CMA e CMN e menores
para MCV e CVP.
Através do perfil de combustão obtido por TGA/DTG, utilizando-se da Tp, nota-se que a ordem de combustibilidade foi de MCV>CMN>CMA>CVP, de forma que, o teor maior de voláteis proporcionou melhor queima.
Teste em aparelho simulador de injeção na zona de combustão, apresentou ordem de taxa de combustão de MCV>CVP >CMA>CMN. As misturas com melhor desempenho foram as compostas por 80%CVP e 20%MCV seguida pelas misturas contendo como base o carvão CMA. Os resultados obtidos para misturas sugerem o aumento da participação de materias-primas nacionais no setor siderúgico.
A análise morfológica do char obtidos da queima de CMA, CMN e MCV apresentou resultados coerentes com a eficiência de queima. Combustíveis mais reativos apresentaram morfologia características, como geometria cenosférico e estrutura oca com casca fina.
Ordem de RR teórica obtida foi CVP>CMA>CMN>MCV, observando um aumento da RR com o teor de carbono fixo e Tp e a diminuição com o teor de matéria volátil.
7. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Por limitações técnicas, algumas análises consideradas importantes para o estudo não foram realizadas e sua estimativa realizada de forma teórica, sendo assim, para que se possa ter domínio da maior quantidade possível dos parâmetros de qualidade e efeitos que possam otimizar a injeção em alto-forno, as sugestões para trabalhos futuros incluem:
Avaliar o mecanismo de interação da matéria mineral e o char e o efeito na combustão; Avaliar a reatividade dos combustíveis em estudo em atmosfera de CO2;
Testes laboratoriais para determinação do poder calorífico;
Testes laboratoriais para determinação da viscosidade e fusibilidade (Ash Fusion Test) das cinzas em atmosfera(s) similar ao alto-forno;
Investigação do comportamento de queima do coque de petróleo, uma vez que o resultados encontrados discordaram da literatura, indicando um efeito ainda pouco conhecido;
Avaliar o efeito catalítico dos elementos presentes na cinza do CVP e a sua influência no alto-forno;
Análise petrográfica e do rank dos carvões minerais; Determinar as formas de enxofre;
Desenvolvimento de um modelo para otimizar a seleção dos combustíveis que considere mais parâmetros de qualidade, como combustibilidade, basicidade e composição química das cinzas.
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