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[en] CO2 REACTIVITY OF MINERAL COALS, BIOMASS AND COKES / [pt] REATIVIDADE AO CO2 DE CARVÕES MINERAIS DE BIOMASSAS E COQUESJERSON EDWIN ALVARADO QUINTANILLA 08 March 2013 (has links)
[pt] O presente trabalho apresenta a comparação da reatividade ao CO2 de
Carvões Minerais, de Biomassas e Coques. Os ensaios realizados foram feitos
empregando pastilhas de forma cilíndrica, tanto para materiais sem
desvolatilização e desvolatilizados e sob uma temperatura de 1100 graus Celsius. É
apresentado um breve histórico das matérias primas carbonosas e seus
comportamentos com respeito à reatividade. Os experimentos de reatividade
foram realizados em Forno elétrico tubular e em Termobalança, enquanto que as
análises da porosidade foram realizadas no MEV. Os resultados mostraram que o
material carbonoso que apresentou menor reatividade foi o Coque Verde de
Petróleo (CVP), 65,89 por cento e 46,77 por cento, para amostras sem desvolatilização e
desvolatilizadas, respectivamente. Por outro lado o Carvão Vegetal apresentou a
maior reatividade, 98,05 por cento e 95,96 por cento, também para amostras sem desvolatilização
e desvolatilizadas, respectivamente. No caso da nova biomassa empregada, o
Carvão de Capim Elefante, a reatividade foi superior ao CVP, similar ao Coque
Metalúrgico, mas muito distante do Carvão Vegetal. Com relação à porosidade, os
materiais depois de reagirem com o CO2, tornaram-se mais porosos que as
amostras virgens. Observou-se também em aumentos de 1800x, alguns materiais
apresentaram a tendência de se aglomera formando pequenas esferas sobre a
superfície das partículas. Na análise TGA, mediu-se para o Carvão Vegetal, a
maior perda de peso em presença do CO2 (maior reatividade) e ainda, que Coque
Verde de Petróleo sofreu a menor perda de peso (menor reatividade). O modelo
cinético empregado, modelo de reação contínua, teve boa correlação, perto de
99 por cento, para os diferentes tipos de materiais. As energias de ativação aparente das
biomassas foram menores que as determinadas para os carvões e coques. / [en] This work presents comparisons between the reactivity with CO2, measured
at 1100 Celsius degrees, for Coals, Biomass and Cokes, shaped as cylindrical pellets, tested
without volatilization and devolatilized. A brief historical review is presented for
these carbonaceous materials together with their reactivity behavior. The
experimental runs for the materials were made in a Tubular Furnace,
Thermogravimetric Balance and the characterizations, as porosity, using a SEM,
following the experimental procedure and parameters suggested in the
bibliography. The obtained results showed that the carbonaceous material with the
lowest reactivity was the Green Petroleum Coke, 65.89 per cent and 46.77 per cent , for
samples without devolatilization and devolatilizated, respectively. The Charcoal,
on the other hand rated 98.05 per cent and 95.96 per cent, also for samples without
devolatilization and devolatilizated, respectively. In the case of new biomass used,
Elephant Grass, its reactivity was superior to that of the Green Petroleum Coke,
similar to the Metallurgical Coke but far greater than the Charcoal. As for the
porosity, the devolatilized materials, after the reaction with CO2 became more
porous than the virgin material, presenting also residues that tended to clump
together forming small beads on the material’s surface, these were observed with
increases at 1800x. The analyses TGA confirmed that Charcoal, submitted to CO2,
lost more weight than the other tested carbonaceous materials and the GPC lost
the least. The kinetic model, continuous reaction, showed good correlation, about
99 per cent , for every material. The apparent activation energies for the biomasses
showed lower values than for the coals and cokes.
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[en] THE REDUCTION KINETICS KINETICS OF SELF-REDUCING BRIQUETTES / [pt] CONTRIBUIÇÃO AO ESTUDO DA CINÉTICA DE REDUÇÃO DE BRIQUETES AUTO-REDUTORESJOSE HENRIQUE NOLDIN JUNIOR 26 June 2003 (has links)
[pt] O presente trabalho, apresenta uma análise do impacto das
variáveis, temperatura, tipo de atmosfera e composição
dos
materiais ferrosos e carbonosos, sobre a cinética da auto-
redução, em dois tipos de briquetes auto-redutores, na
faixa de temperatura de 1000 à 1300 graus Celsius. É apresentado um
breve histórico da ciência de redução dos óxidos de
ferro,
além das características relevantes dos principais
processos de auto-redução e uma análise dos principais
trabalhos correlatos disponíveis na literatura,
procurando
evidenciar os aspectos termodinâmicos e cinéticos destes
estudos. São discutidos detalhes do aparato disponível, o
procedimento experimental, a caracterização das amostras,
e
os resultados obtidos. A partir da análise dos
resultados,
foi determinando a energia de ativação aparente (E0)
igual
à 177,10 kJ/mol e o fator de freqüência pré-exponencial
da
equação de Arrehnius (Constante da taxa 0) igual à
0,97x10-3 s-1. Foi
observado que aumentos na temperatura de teste,
diminuição
na vazão de N2 e uso de atmosfera de CO, melhoraram
significativamente a cinética de redução dos briquetes
auto-
redutores, aumentando os graus de conversão obtidos. Os
resultados confirmaram que a reação de Boudouard se
apresenta como a etapa controladora do processo até 1200 graus Celsius
C,
quando o controle passa a ser misto, sofrendo também a
influência da reação química de redução dos óxidos de
ferro. A importância destes resultados e observações
experimentais para o desenvolvimento e projeto dos
processos emergentes de auto-redução são destacados. / [en] The present work, analyzes the impact of the key variables,
temperature, reduction atmosphere and composition of the
ferrous and carbonaceous materials, on the kinetics of self-
reducing briquettes, for two types of samples, over the
temperature range 1000 - 1300 Celsius Degree. A brief history of the
ironmaking science is presented, covering the most relevant
features of the main self-reduction processes and a survey
of the main published researches on the same subject
relating to thermodynamic and kinetic aspects. The
experimental procedure, details of the apparatus used, the
experimental parameters, characterization of the samples
and the results are described. Based on the results
obtained, the kinetic parameters were evaluated determining
the apparent activation energy (E0) as 177,10 kJ/mol and
the pre-exponential frequency factor of the Arrehnius
equation (ê0) as 0,97x10-3 s-1. It is observed that,
increasing the temperature, decreasing the inert gas flow
(N2) and using CO atmosphere, improves significantly the
kinetics of reduction of self-reducing briquettes, raising
the rate of iron oxide reduction. The results confirm that
the Boudouard reaction is the rate limiting step of the
overall reaction, up to 1200 Celsius Degree, when a mixed control
starts, where the influence of the iron oxides reduction
shall be also considered. The significance of this
experimental results and observations to the design and the
development of an innovative self-reduction smelting
process are highlighted.
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