A tecnologia de injeção de carvão pulverizado nas ventaneiras dos altos-fornos (PCI) é utilizada por siderúrgicas integradas no mundo inteiro visando a redução do consumo de coque e, consequentemente, a redução das emissões de CO2 e do custo do gusa. Como o Brasil é o maior produtor mundial de ferro- gusa em altos-fornos a carvão vegetal, torna-se grande o interesse pelo aproveitamento dos finos de biomassa gerados no processamento de carvão vegetal, a chamada moinha. Uma boa alternativa para aproveitamento dessa biomassa seria sua injeção em altos-fornos a coque. A alta combustibilidade é essencial para um carvão destinado à injeção, pois reduz a formação de char (carvão incombusto). Devido à dificuldade de queima completa na zona de combustão, o carvão a ser injetado deve gerar um char altamente reativo ao CO2, para que seja consumido na cuba do alto-forno, gerando gases termorredutores. Este trabalho teve por objetivo avaliar a combustibilidade e a reatividade ao CO2 de carvões e misturas binárias de finos de carvão vegetal com carvões fósseis visando PCI. O estudo se deu através de análise termogravimétrica (TGA). Foram utilizados três carvões fósseis de diferentes procedências e ranks para a formulação das misturas. Os carvões foram cominuídos abaixo de 90 μm, uma granulometria típica de injeção. Inicialmente fez-se uma avaliação da combustibilidade e da reatividade ao CO2 dos finos de carvão vegetal com o intuito de estabelecer a granulometria adequada para as misturas. Foi observado que basta o carvão vegetal estar em granulometria inferior a 1 mm para serem alcançados resultados superiores de combustibilidade e reatividade em relação aos carvões fósseis abaixo de 90 μm. A elaboração das misturas binárias foi feita, portanto, pela adição de carvão vegetal abaixo de 1 mm aos carvões fósseis abaixo de 90 μm. A elaboração das misturas binárias foi feita, portanto, pela adição de carvão vegetal abaixo de 1 mm aos carvões fósseis abaixo de 90 μm. As proporções testadas foram 10, 20 e 50% em massa de carvão vegetal. As misturas apresentaram um aumento de combustibilidade e de reatividade ao CO2 em relação aos carvões fósseis individuais. Além disso, considerando-se a composição química dos carvões em estudo em termos de teor de cinzas, matéria volátil, enxofre e poder calorífico, pode-se considerar que misturas binárias entre os carvões fósseis deste trabalho e moinha de carvão vegetal seriam satisfatórias para PCI nas proporções avaliadas. / The technology of pulverized coal injection into the blast furnace tuyeres (PCI) is used by integrated steel mills worldwide in order to reduce the consumption of coke and thereby the reduction CO2 emissions and the cost of pig iron. As Brazil is the world’s largest producer of pig iron in charcoal-based blast furnaces, it becomes great interest in the use of fine biomass generated during charcoal processing. A good alternative for harnessing this biomass would be the injection into coke-based blast furnaces. The high combustibility is essential for a coal to injection. Moreover, the char (unburnt coal) generated should be highly reactive to CO2, so that it is possible its consumption in the stack of the blast furnace, generating gas for iron ore reduction. This work aimed to evaluate the combustibility and reactivity to CO2 of binary blends of charcoal fines and coals with purpose to PCI. The study was carried out by thermogravimetric analysis (TGA). Three coals from different sources and ranks were used to the formulation of the blends. The coals were ground and sieved to a size less than 90 μm diameter. At first were done an assessment of combustibility and reactivity to CO2 of fines charcoal in order to set the suitable particle size to the blends. It was observed that charcoal less than 1 mm is enough to achieve superior results to those found in the coals below 90 μm. The proportions tested were 10, 20 e 50% by mass of charcoal. The blends showed an increase in combustibility and reactivity of its chars in relation to individual coals. Furthermore, considering the chemical of coals under study in terms of ash, volatile matter, sulfur and calorific value it can be considered that binary blends between the coals and charcoal of this work would be satisfactory to PCI in the proportions evaluated.

A injeção de carvão pulverizado na região das ventaneiras dos altos-fornos (Pulverized Coal Injection – PCI) é uma tecnologia amplamente praticada em altos-fornos com o objetivo de substituir parte do coque empregado por carvões não-coqueificáveis. O carvão injetado fornece energia e gases redutores para o processo de fabricação do gusa, além de contribuir para a redução da emissão de gases poluentes devido à menor produção de coque. Atualmente todo o carvão injetado em altos-fornos brasileiros é importado. O país possui grandes reservas de carvão, porém este carvão necessita passar por processos de beneficiamento para redução dos teores de matéria mineral e enxofre. A flexibilidade do processo PCI permite a utilização de ampla gama de carvões não-coqueificáveis, o que abre a possibilidade para utilização de carvão brasileiro. Este trabalho teve por objetivo avaliar propriedades de carvão brasileiro beneficiado com teor de cinzas de 18,9% para injeção em altos-fornos. O estudo foi conduzido através de ensaios de combustão empregando um moderno simulador de PCI projetado e desenvolvido pelo Laboratório de Siderurgia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (LaSid) e também uma termobalança de modo a ser possível traçar um comparativo entre ambos os equipamentos. Além do carvão brasileiro, de baixo rank, foram utilizados dois carvões importados já em uso para injeção, um de alto e um de baixo rank. A combustibilidade (ou eficiência de combustão) em simulador de PCI foi avaliada pela conversão (burnout), calculada pelo método ash tracer, um balanço de massa entre a quantidade de cinzas que entra e sai do reator. Em termobalança o parâmetro adotado foi a temperatura de pico, correspondente à taxa máxima de reação. Fez-se também a avaliação da reatividade ao CO2 dos chars gerados em simulador de PCI, visto que o char ao deixar a zona de combustão passa por uma zona rica neste gás. Análise estatística revelou que a técnica adotada de burnout mostrou-se bastante eficiente para diferenciar carvões de teores de matéria volátil distintos, porém não no caso de carvões com teores de matéria volátil similares. No simulador de PCI a influência da matéria volátil do carvão foi mais pronunciada do que o rank e em termobalança o rank teve mais efeito sobre a combustibilidade do que a matéria volátil. O carvão brasileiro apresentou propriedades comparáveis às do carvão importado de baixo rank utilizado para PCI. Isto representa uma grande vantagem, visto que possibilitaria a utilização do mesmo na siderurgia. / Pulverized coal injection through blast furnace tuyeres (PCI) is a widely practiced technology in blast furnaces to replace part of coke by non-coking coal. Injected coal provides energy and reducing gases for pig iron production process, as well as contributes to reducing pollutants gases emission due to coke saving. Currently all coal injected into Brazilian blast furnaces is imported. The country has large reserves of coal, but this coal needs to undergo beneficiation to reduce mineral matter and sulfur contents. PCI process flexibility allows the employment of a wide range of non-coking coals, which opens the possibility to use Brazilian coal. This work aimed to evaluate properties of Brazilian coal benefited with 18.9% ash content for injection into blast furnaces. The study was conducted through combustion tests employing a modern PCI test rig designed and developed by the Iron and Steelmaking Laboratory (LaSid) of the Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS) and also a thermobalance in order to draw a comparison between both equipments. In addition to low rank Brazilian coal, two imported coals which are already used for injection were used, one high and one low rank. The combustibility (or combustion efficiency) in a PCI test rig was evaluated by burnout, calculated by the ash tracer method, a mass balance between the amount of ash that enters and leaves the reactor. Peak temperature was the parameter adopted to evaluate combustibility in thermobalance, corresponding to the maximum rate of reaction. It was also evaluated the CO2 reactivity of chars generated in the PCI test rig, since char leaving the combustion zone passes through a CO2 rich area. Statistical analysis revealed that burnout technique proved to be efficient enough to differentiate coals with different volatile matter contents, but not in the case of coals with similar volatile matter contents. In PCI test rig the influence of volatile matter was more pronunced than rank and in thermobalance rank had more effect on combustibility than volatile matter. Brazilian coal showed properties comparable to the ones of imported low rank coal already in use for PCI. This is a great advantage, since it would make it possible to use it in ironmaking.

The integrity of the rebars in reinforced concrete structures is related to the chemical and physical protection provided by the concrete layer that covers the steel. The destruction of the passivation layer precedes the onset of corrosion. Once the corrosion process starts, its rate of propagation will depend on the electrical resistivity between cathode and anode and the amount of oxygen available on the cathode. Concrete resistivity is a property linked both to the chemical and physical properties of the concrete. This study investigated the effect of the addition of blast furnace slag (BFS) on the electrical resistivity of concrete and correlated the effects of this addition on the concrete compressive strength as well as on changes in the chemical composition of aqueous phase and pore structure. Test specimens were prepared using different water/binder ratios (0.35, 0.50 and 0.65) and substitutions of 50 and 70% of BFS for cement by weight. A control sample (no BFS) was also prepared. Additionally, the effect of 4% sodium sulfate (Na2SO4) in samples with 50% BFS was also investigated. The electrical resistivity of concrete was determined using the fourelectrode method (Wenner s method adapted for use in concrete). Tests of compressive strength, porosimetry, electrical conductivity in the pore solution and the concentration of ions in the aqueous phase were performed. The tests showed there is an increase in the electrical resistivity of concrete as the degree of hydration and the concentration of BFS increase. This is related to the lower specific conductivity of the pore solution and the reduction in concrete pore size, which is shown by the good correlation between these two factors. The binary mixture with 50% BFS (50E) showed the best cost/benefit ratio for strength levels of 30MPa and 50MPa at 28 days and also for the strength level of 50MPa at 91 days. / A manutenção da integridade das armaduras nas estruturas de concreto é uma conseqüência da proteção física e química do concreto sobre o aço. A destruição da camada passivadora antecede o processo corrosivo. Uma vez iniciada a corrosão, a velocidade desta dependerá da resistividade elétrica existente entre o ânodo e o cátodo e também pela quantia de oxigênio presentes junto ao cátodo. A resistividade do concreto caracteriza-se por ser uma propriedade ligada tanto a características físicas como químicas do mesmo. Neste trabalho objetivou-se estudar o comportamento da adição de escória de alto forno na resistividade elétrica aparente dos concretos, assim como correlacionar com a resistência à compressão e as alterações químicas na fase aquosa bem como na estrutura dos poros. Foram realizadas investigações em misturas com relação a/agl 0,35, 0,50 e 0,65 com teores de substituição em massa de 0, 50 e 70% de EAF. Investigou-se também os efeitos produzidos pela incorporação de 4% de sulfato de sódio (Na2SO4) em misturas contendo 50% de EAF. A resistividade elétrica do concreto foi determinada utilizando o método dos quatro eletrodos (método de Wenner adaptado para uso em concreto). Foram também realizados ensaios de resistência à compressão axial, porosimetria, concentração de íons da fase aquosa e determinada a condutividade elétrica específica da solução dos poros. Constatou-se aumento na resistividade elétrica do concreto com o aumento no grau de hidratação e do teor de escória. Este comportamento está relacionado a menor condutividade elétrica específica da solução dos poros e ao refinamento dos poros comprovado pela boa correlação entre esses dois fatores. A mistura binária composta por 50% de escória (50E) apresentou a melhor relação custo/benefício para os níveis de resistência de 30MPa e 50MPa aos 28 dias e também para o nível de resistência de 50MPa aos 91 dias.

The behaviour of concrete structures subjected to high impulsive loading such as blast involves complex responses at the constituent material as well as local to global structural levels. To fully describe the processes involved, detailed numerical simulation is generally required and it is in fact commonly employed nowadays in this field of investigations. However, the demands on a rigorous computational model with the capability to represent different regimes of responses throughout the entire process, namely the stress wave stage under the immediate impulsive (blast) loading, the development of local composite mechanism (such as shear), and finally the global bending / residual structural state, have not been established nor thoroughly investigated in the literature. This thesis aims to fill in this gap and develop an effective and efficient modelling framework for reinforced concrete (RC) structures under impulsive loading, with a particular focus on the analysis of complex dynamic shear mechanisms and the residual structural capacities. This thesis uses a benchmark RC slab as a testbed to firstly examine the validity of commonly applied finite element setup and typical material models for the analysis of the structural response into the global deformation phase and the residual state. This is followed by a detailed scrutiny of the demands on the concrete material model in terms of preserving a realistic representation of the tension/shear behaviour and the significance of such features in simulating realistically the structural response in a reinforced concrete environment. Deficiencies of a widely used concrete material model, namely the Karagozian and Case concrete (KCC) model, in this respect are investigated and a modification scheme to the relevant aspects of the material model is proposed. The modification is demonstrated to result in satisfactory improvement in terms of ensuring more robust simulation of reinforced concrete response to blast loading. To deal with the inevitable modelling uncertainties in the part of concrete surrounding reinforcing bars in a numerical model, an equivalent transitional layer model is proposed for use in finite element modelling of RC structures subjected to impulsive loading. The main objectives of the equivalent transitional layer are to achieve a consist transfer of stress between rebar to concrete outside the transitional zone, and to maintain a realistic relative “sliding” displacement between the outer edge of the transitional layer and the rebar, while the inner edge of the transitional layer is perfectly bonded (with node-sharing) to the rebar. With appropriate descriptions of the softening and failure of the material for the transitional layer, the deformation profile and the strength can be reasonably represented in a consistent manner using the perfect-bond scheme which is commonly adopted in this field of applications. The transitional layer also incorporates features to ensure mesh-independent bond strength. Validation of proposed transitional layer model is carried out against results from RC pullout and beam experiments. The above modelling framework is subsequently employed to investigate the dynamic shear resistance of RC beam/slab under impulsive loading, recognising that the information on the dynamic shear strength in very scarce in the literature. The influence of loading rate on the change of shear span, which alters the shear resistance mechanism and generally results in an increase of the shear capacity, is discussed. The influence of the strain rate enhancement of the material strength on the dynamic shear capacity is also evaluated.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-06-18Bitstream added on 2014-06-13T18:52:30Z : No. of bitstreams: 1 leite_rm_me_botfca.pdf: 900205 bytes, checksum: b5ec7670608ceeed67a5807c39d81b4e (MD5) / A escória de siderurgia é um dos resíduos gerados durante a produção de ferro-gusa. O Brasil é um dos maiores produtores de ferro-gusa e isso significa geração de aproximadamente dez milhões de toneladas por ano deste passivo ambiental. Entretanto, as escórias básicas de siderurgia podem ser usadas como corretivos de acidez do solo, fornecendo cálcio, magnésio e silício, sendo que o seu uso evita a extração de outros produtos da natureza, como o calcário, por exemplo. Os objetivos deste trabalho foram avaliar a influência das escórias de siderurgia no crescimento e nutrição do eucalipto na sua fase inicial (6 meses pós plantio) e nos atributos químicos do solo. O experimento foi conduzido em Latossolo e Neossolo Quartzarênico e foi analisado de duas formas: 1ª) avaliação do efeito da aplicação de doses crescentes de escória (doses proporcionais a zero; 300; 600; 1200 e 2400 kg/ha); e 2ª) comparação do tratamento equivalente a 2400 kg/ha de escória com testemunha absoluta, adubação química (somente NPK) e calcário. O delineamento experimental foi o de blocos inteiramente casualizados, com seis repetições. Foram realizadas análises químicas de solo aos três e aos seis meses após o início da condução do experimento. Avaliou-se mensalmente a altura e o diâmetro das plantas e, ao encerramento, quantificou-se massa verde e massa seca de folhas, galhos, tronco e raízes, área foliar, teores de macro e micronutrientes e silício nas folhas, galhos, tronco e raízes. Os dados foram analisados estatisticamente com o auxílio do programa SISVAR.2 Os resultados indicaram que, após três meses, a aplicação de 2400 kg/ha de escória proporcionou aumento do pH e V% do solo e redução da acidez potencial em ambos os solos. Após seis meses do plantio, os valores de pH foram semelhantes quando se comparou a dose de 2400 kg/ha com o calcário... / Blast furnace slag is one of residues generated during cast-iron production. Brazil is one of the largest producers of cast-iron. This means the generation of approximately ten million tonnes per year of environmental liabilities. However, slag can be used as soil pH-correcting material supplying calcium, magnesium and silicon, and that its use prevents the extraction of other products of nature, such as limestone, for example. The objectives of this study were to evaluate the influence of blast furnace slags on growth and nutrition of eucalyptus in its initial phase (6 months after planting) and chemical soil attributes. The experiment was conducted in Oxisol and a Typic Quartzipsamment and was analyzed in two ways: 1st) evaluation of the effect of application of increasing slag doses (rates proportional to zero, 300, 600; 1200 and 2400 kg / ha), and 2nd) comparison of a treatment equivalent to 2400 kg / ha of slag against an absolute control, chemical fertilization (NPK only) and limestone. The experimental design consisted of completely randomized blocks with six repetitions. Soil chemical analyses were performed three and six months after installation of the experiment. It was evaluated monthly height and diameter of the plants and the closure, is quantified green and dry mass of leaves, branches, trunk and roots, leaf area; macronutrient, micronutrient, and silicon in the leaves, branches, trunk and roots . The data were analyzed statistically using the SISVAR software program. The results indicated that, after three months, the application of 2400 kg / ha of slag increased soil pH and V%, and decreased potential acidity in both soils. Six months after planting, pH values were similar when the 2,400 kg / ha dose was compared with the dose of limestone. Increased slag doses provided increased green and dry mass production of leaves, leaf area, and dry mass of branches, increased leaf... (Complete abstract click electronic acess below)

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:52:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:02:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:39:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 745259 bytes, checksum: d378fcf86e7bec345e93ab6ddc5b11c8 (MD5) Previous issue date: 2011-07-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Wheat (Triticum spp.) is a grass grown and used as an energy source worldwide being cultivated in several regions of Brazil. However, some diseases severity and ineffective chemical control have been threatening Brazilian wheat production. Among the diseases, the blast of wheat caused by the fungus Pyricularia grisea, is gaining a prominent role, being able to reduce crop yields by up to 70%. Chemical control of the disease has been unsatisfactory and there is little information on genetic resistance available in the literature. Resistance is the best way to control diseases by both economically and environmentally advantages. Given these facts, the objective of this study was to evaluate the resistance to blast of wheat genotypes for later use in breeding programs. It was obtained 10 different isolates of the cereal producing regions in Brazil. The isolates were transferred to PDA medium (potato dextrose agar) and after development and cleansing of the colonies were transferred to OA medium (oatmeal and agar) and maintained at a temperature of about 25 ° C and light regime of 12 hours for 10 days for sporulation of the fungus to occur. The concentration of the fungus used in the inoculations was adjusted to 1.2 x 105 spores / mL. In the first experiment, plants were inoculated when they had four leaves. The plants were kept under controlled conditions at 25° C and evaluated seven days after inoculation. Plants were classified according to the type of infection and later was calculated the Resistance Spectrum Relative (RSR) (percentage of isolates that the genotype expressed resistance) and the Disease Index (DI) (resistance of a genotype using all range of types of infection). The DI values were considered different (p≤0,05) if their confidence intervals (95%) did not overlap. Genotypes IVI 04033, VI 07443, VI 07505, IVI 04028, VI 07157, VI 04026, VI 98053 and VI 07160 were susceptible to more than 80% of isolates. Five varieties and four lines had a RSR greater than 50% and DIs smaller than 0.6. Among the lines stood out VI 04098 and VI 07094 with RSR greater than 80%, equating to the variety IPR 85. In the second experiment conducted under field conditions, inoculation was done staggered, according to the cycle of the genotypes, when plants reached the stage of 58-60 in Zadoks scale (1974), being applied 1L of suspension of P. grisea at a concentration of 1.2 x 105/mL per plot. Productivity was assessed by harvesting each plot area (3 m2). Disease incidence was assessed by the percentage of infected spikes and severity was assessed by the percentage of infected spikelets in each spike.The yield ranged from 879 to 3983 kg / ha, the incidence of the disease ranged from 0.86 to 84.24% and the severity ranged from 0.48 to 65.29%. Seven genotypes were classified as MR, three genotypes as MS and nine as S. The highlights were the cultivars CD 116, CD 104, IPR 85 and line VI 07094 with yields exceeding 3000 kg / ha and severity lower than 6%. The three variables yield, incidence and severity showed significant correlation with each other. / O trigo (Triticum spp.) é uma gramínea cultivada e utilizada como fonte de energia no mundo todo, sendo cultivado em várias regiões do Brasil. No entanto, a severidade de algumas doenças e o controle químico ineficaz, vêm ameaçando a triticultura brasileira. Entre as doenças, a brusone do trigo causada pelo fungo Pyricularia grisea, vem ganhando um papel de destaque, podendo reduzir a produtividade das lavouras em até 70%. O controle químico da doença tem sido insatisfatório e existem poucas informações sobre resistência genética disponível na literatura. O uso da resistência é a melhor maneira de controle de doenças, tanto pelas vantagens do ponto de vista econômico, quanto ambiental. Diante desses fatos, o objetivo deste trabalho foi avaliar a resistência de genótipos de trigo à brusone para posterior uso em programas de melhoramento genético. Foram obtidos 10 isolados de diferentes regiões produtoras do cereal no Brasil. Os isolados foram repicados para meio BDA (batata, dextrose e Agar) e após desenvolvimento e purificação das colônias foram transferidos para meio AV (aveia e Agar), sendo mantidos sob temperatura de aproximadamente 25ºC e regime de luz de 12 horas, durante 10 dias, para que ocorresse esporulação do fungo. A concentração do fungo empregada nas inoculações foi ajustada para 1,2 x 105 esporos/mL. No primeiro experimento, as plantas foram inoculadas quando apresentavam quatro folhas. As plantas foram mantidas em condições controladas a 25ºC e avaliadas sete dias após a inoculação. As plantas foram classificadas conforme o tipo de infecção e, posteriormente, foram calculados o Espectro de Resistência Relativo (ERR) (porcentagem de isolados que o genótipo expressou resistência) e o Índice de Doença (ID) (resistência de um genótipo usando toda a gama de tipos de infecção). Os valores de ID foram considerados diferentes (p≤0,05) caso seus intervalos de confianças (95%) não se sobrepusessem. Os genótipos IVI 04033, VI 07443, VI 07505, IVI 04028, VI 07157, VI 04026, VI 98053 e VI 07160 apresentaram suscetibilidade a mais de 80% dos isolados. Cinco cultivares e quatro linhagens apresentaram ERR maior que 50% e IDs menores que 0,6. Dentre as linhagens, destacaram-se VI 04098 e VI 07094 com ERR maiores que 80%, se equiparando a variedade IPR 85. No segundo experimento, conduzido em condições de campo, a inoculação foi feita de forma escalonada, de acordo com o ciclo dos genótipos de trigo, quando as plantas atingiram o estádio 58-60 da escala de Zadoks (1974), sendo aplicado 1L de suspensão de conídios de P. grisea na concentração de 1,2 x 105/mL por parcela. A produtividade foi avaliada pela colheita de cada parcela útil (3 m2). A incidência da doença foi avaliada pela porcentagem de espigas infectadas e a severidade foi avaliada pela porcentagem de espiguetas infectadas em cada espiga. A produtividade variou de 879 a 3983 kg/ha; a incidência da doença variou de 0,86 a 84,24% e a severidade variou de 0,48 a 65,29%. Sete genótipos que foram classificados como MR, três genótipos como MS e nove como S. Destacaram-se as cultivares CD 116, CD 104, IPR 85 e a linhagem VI 07094 com produtividades superiores a 3000 kg/ha e severidades menores que 6%. As três variáveis: incidência, produtividade e severidade, apresentaram correlação significativa entre si.

A tecnologia de injeção de carvão pulverizado nas ventaneiras dos altos-fornos (PCI) é utilizada por siderúrgicas integradas no mundo inteiro visando a redução do consumo de coque e, consequentemente, a redução das emissões de CO2 e do custo do gusa. Como o Brasil é o maior produtor mundial de ferro- gusa em altos-fornos a carvão vegetal, torna-se grande o interesse pelo aproveitamento dos finos de biomassa gerados no processamento de carvão vegetal, a chamada moinha. Uma boa alternativa para aproveitamento dessa biomassa seria sua injeção em altos-fornos a coque. A alta combustibilidade é essencial para um carvão destinado à injeção, pois reduz a formação de char (carvão incombusto). Devido à dificuldade de queima completa na zona de combustão, o carvão a ser injetado deve gerar um char altamente reativo ao CO2, para que seja consumido na cuba do alto-forno, gerando gases termorredutores. Este trabalho teve por objetivo avaliar a combustibilidade e a reatividade ao CO2 de carvões e misturas binárias de finos de carvão vegetal com carvões fósseis visando PCI. O estudo se deu através de análise termogravimétrica (TGA). Foram utilizados três carvões fósseis de diferentes procedências e ranks para a formulação das misturas. Os carvões foram cominuídos abaixo de 90 μm, uma granulometria típica de injeção. Inicialmente fez-se uma avaliação da combustibilidade e da reatividade ao CO2 dos finos de carvão vegetal com o intuito de estabelecer a granulometria adequada para as misturas. Foi observado que basta o carvão vegetal estar em granulometria inferior a 1 mm para serem alcançados resultados superiores de combustibilidade e reatividade em relação aos carvões fósseis abaixo de 90 μm. A elaboração das misturas binárias foi feita, portanto, pela adição de carvão vegetal abaixo de 1 mm aos carvões fósseis abaixo de 90 μm. A elaboração das misturas binárias foi feita, portanto, pela adição de carvão vegetal abaixo de 1 mm aos carvões fósseis abaixo de 90 μm. As proporções testadas foram 10, 20 e 50% em massa de carvão vegetal. As misturas apresentaram um aumento de combustibilidade e de reatividade ao CO2 em relação aos carvões fósseis individuais. Além disso, considerando-se a composição química dos carvões em estudo em termos de teor de cinzas, matéria volátil, enxofre e poder calorífico, pode-se considerar que misturas binárias entre os carvões fósseis deste trabalho e moinha de carvão vegetal seriam satisfatórias para PCI nas proporções avaliadas. / The technology of pulverized coal injection into the blast furnace tuyeres (PCI) is used by integrated steel mills worldwide in order to reduce the consumption of coke and thereby the reduction CO2 emissions and the cost of pig iron. As Brazil is the world’s largest producer of pig iron in charcoal-based blast furnaces, it becomes great interest in the use of fine biomass generated during charcoal processing. A good alternative for harnessing this biomass would be the injection into coke-based blast furnaces. The high combustibility is essential for a coal to injection. Moreover, the char (unburnt coal) generated should be highly reactive to CO2, so that it is possible its consumption in the stack of the blast furnace, generating gas for iron ore reduction. This work aimed to evaluate the combustibility and reactivity to CO2 of binary blends of charcoal fines and coals with purpose to PCI. The study was carried out by thermogravimetric analysis (TGA). Three coals from different sources and ranks were used to the formulation of the blends. The coals were ground and sieved to a size less than 90 μm diameter. At first were done an assessment of combustibility and reactivity to CO2 of fines charcoal in order to set the suitable particle size to the blends. It was observed that charcoal less than 1 mm is enough to achieve superior results to those found in the coals below 90 μm. The proportions tested were 10, 20 e 50% by mass of charcoal. The blends showed an increase in combustibility and reactivity of its chars in relation to individual coals. Furthermore, considering the chemical of coals under study in terms of ash, volatile matter, sulfur and calorific value it can be considered that binary blends between the coals and charcoal of this work would be satisfactory to PCI in the proportions evaluated.

O ciclo produtivo mineiro é composto essencialmente pelas seguintes operações: Perfuração & Desmonte (P & D), Carregamento, Transporte, Cominuição e Beneficiamento. Sendo assim, tem-se um modelo de produção em série onde uma etapa é dependente da outra. Portanto, melhorias nos estágios iniciais impactarão na eficiência e produtividade dos estágios subsequentes. A etapa de Perfuração & Desmonte, sendo responsável pela fragmentação primária do material, representa, neste modelo, o fornecedor de material para as operações que seguem, devendo atender a curva granulométrica demandada pelo britador primário. No entanto, por tratar-se de uma linha de produção em série, a curva granulométrica definida pelo britador primário, irá influenciar os processos intermediários, carregamento e transporte, bem como, no caso de uma fragmentação inadequada, todo o processo será prejudicado. Assim, deve-se avaliar a produtividade e a eficiência de todas as etapas de modo a definir a curva granulométrica (fragmentação) que melhor atende os equipamentos utilizados na mina, gerando uma maior produção com os menores custos possíveis. O presente trabalho faz uma análise entre a fragmentação da rocha e a eficiência e produtividade da etapa de carregamento do material, discutindo os principais fatores que influenciam esta operação. Visando estabelecer uma metodologia, realizou-se um estudo de caso em uma mina de ferro, onde se buscou determinar os diversos tempos de ciclo dependentes da fragmentação gerada pelo desmonte, relacionando a fragmentação aos fatores envolvidos no carregamento. Analisou-se, também, o grau de influência que a etapa de Perfuração & Desmonte tem sobre a etapa de carregamento, uma vez que elas se sobrepõem em determinados pontos da produção e, a realização de uma, por vezes, interrompe a outra. Tem-se, assim, que a operação de P & D impacta diretamente na massa carregada e, quando esta operação não é adequada, pode reduzir drasticamente a quantidade de horas trabalhadas pelos equipamentos de carregamento, uma vez que estes sofrerão um maior desgaste e apresentarão um maior número de manutenções, bem como a etapa de P & D inadequada irá aumentar o número de horas improdutivas. / The mining productive cycle is comprised essentially for the following unit operations: drill and blast (D&B), loading, haulage, comminution and mineral processing. Thus, there is a model of mass production where one step depends on another. Therefore, improvements in the initial stages will impact on the efficiency and productivity of the subsequent stages. D & B being the responsible for the primary fragmentation of the material is, in this model of production, the material supplier for the operations that follow, should attend the grading curve demanded by the primary crusher. However, because it is a line of series production, the grading curve defined by the primary crusher will influence on the intermediaries processes, loading and haulage, as well as in the case of improper fragmentation, the whole process will be impaired. So, it is necessary evaluate the productivity and the efficiency of all steps to set the grading curve (fragmentation) that suits the equipment used in the mine, generating the more output with the lowest possible cost. This dissertation carried out analysis on: rock fragmentation, efficiency and productivity of the loading material, discussing the main factors that influence these operations. In order to establish a methodology, a case study in an iron ore mine was performed, where the cycle time dependent on the fragmentation generated by the blast was sought and relating the fragmentation to the factors involved in loading. D & B degree of influence in load step was also analyzed, since it overlap at some points of production and, sometimes, one step interrupts other. Thereby, the D & B operation directly impacts on the loading mass and, when this mass is improperly fragmented, it can drastically reduce the amount of working hours of the loading equipment, because this equipment will suffer more damage and will need more maintenance, as well as an inappropriate D & B will increase unproductive hours.

Resíduos gerados em diversas indústrias têm sido aproveitados na produção de materiais buscando reduzir o impacto ambiental. No campo das fibras, materiais alternativos vem sendo produzidos em maior quantidade e ganhando destaque na fabricação de compósitos mais adequados ambientalmente. Entre estes produtos está a fibra de escória de alto-forno, microfibra cuja matéria-prima é originária da produção do ferro-gusa, que apresenta vantagens em seu processo produtivo citando-se custo reduzido e ganho ambiental ao proporcionar a ampliação da aplicabilidade de um subproduto gerado em elevada quantidade, tem despertado o interesse no seu uso como reforço de matrizes cimentícias. Neste sentido, a presente pesquisa visa avaliar se, além do beneficio ambiental proporcionado pela utilização da fibra de escória em substituição a outras fibras convencionais, a aplicação deste produto pode proporcionar também benefícios técnicos ao incrementar o desempenho de matrizes cimentícias. Para tanto o programa experimental foi dividido em quatro etapas, sendo a etapa inicial de caracterização dos materiais empregados e da fibra de escória por meio de ensaios de Fluorescência de Raios X, Difração de Raios X e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A segunda etapa foi proposta buscando avaliar a afinidade existente entre fibra e matriz cimentícia através do ensaio de Le Chatelier. Destinou-se a terceira parte do programa experimental ao preparo dos corpos-de-prova utilizados nos ensaios e a última para avaliação dos compósitos com relação à: Trabalhabilidade; Resistência à Tração na Flexão; Resistência à Compressão; Módulo de Elasticidade Dinâmico; Retração Restringida e Resistência ao Impacto. Os resultados não confirmaram a hipótese levantada, indicando que o desempenho da adição da fibra de escória em matrizes cimentícias foi insatisfatório, sendo constatada falha na distribuição da fibra através da produção de compósitos heterogêneos, com presença de aglomeração da fibra e incorporação de ar. Mesmo com o problema na dispersão da fibra, considerou-se com potencial promissor o resultado obtido no ensaio de retração restringida, onde foi possível verificar a atuação da microfibra de escória na distribuição das tensões permitindo o retardamento da fissuração nos anéis de argamassa reforçada. Estudos adicionais buscando melhorar a dispersão da fibra também não obtiveram bons resultados. Acredita-se que para fins de reforço em matrizes cimentícias a presença de resina adicionada à fibra de escória no seu processo de fabricação compromete a dispersão do material e, consequentemente, seu uso neste tipo de reforço. / Waste generated in various industries have been utilized in the production of materials seeking to reduce the environmental impact. In the field of fibers, alternative materials have been produced in greater quantity and gaining prominence in the manufacture of composites more environmentally appropriate. Among these products is of blast furnace slag fiber, microfiber whose raw material is sourced from the production of pig iron, which has advantages in its production process by citing the cost savings and environmental gains by providing expansion of the applicability of a byproduct generated in large amounts, has stimulated interest in its use as reinforcement in cementitious matrices. In this sense, this research aims to assess whether, in addition to environmental benefits provided by the use of slag fiber as a substitute for other conventional fibers, application of this product may also offer technical benefits to increase the performance of cementitious matrices. For both the experimental program was divided into four phases, the initial step of characterization of materials used and the slag fiber by tests of X-ray Fluorescence, X-ray diffraction and scanning electron microscopy (SEM). The second step was proposed by assessing the affinity between fiber and cement matrix by testing of Le Chatelier. Allocated to third part of the experimental program to prepare the bodies of the test piece used in the tests and the final assessment for the composites with respect to: Workability; Tensile strength in bending, compressive strength, dynamic modulus of elasticity; Restrained and Retraction Impact Resistance. The results did not confirm the hypothesis, indicating that the performance of slag addition of fiber in cementitious matrices was unsatisfactory, and found fault in the distribution of fiber through the production of composite heterogeneous with the presence of fiber clustering and incorporation of air. Even with the problem in dispersion of fiber, it was considered a promising potential with test result of restrained shrinkage, where it was possible to verify the performance of micro stress distribution in the slag allowing delayed cracking in mortar reinforced rings. Additional studies seeking to improve the dispersion of the fiber also did not obtain good results. It is believed that for purposes of reinforcement in cementitious matrices the presence of resin added to the slag fiber in its manufacturing process compromises the dispersal of the material and hence its use in this type of reinforcement.