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Estudo de reatividade e combustão de carvões minerais, carvão vegetal e misturas

Machado, Janaína Gonçalves Maria da Silva January 2009 (has links)
Há cerca de 10 anos, a indústria siderúrgica implantou a técnica de injeção de carvão pulverizado (PCI – pulverized coal injection) nos altos-fornos (AFs) e esta se baseia na utilização de carvões importados. Visando diminuir a dependência dos mesmos, o uso do carvão vegetal e/ou nacional é uma alternativa interessante. O uso de carvão vegetal na indústria siderúrgica é uma das tecnologias chaves para contribuir com a minimização das emissões de CO2, desde que ele represente uma fonte renovável de energia. O objetivo principal desse trabalho foi avaliar em escala de laboratório a viabilidade técnica de utilização do carvão vegetal, carvão mineral nacional, importados e misturas nas ventaneiras dos AFs. A reatividade dos carvões e misturas ao CO2 foi avaliada por termobalanca e forno Tammann. A combustibilidade dos carvoes e misturas foi avaliada em um simulador da zona de combustão dos AFs. De acordo com os resultados de caracterização obtidos verificou-se que o carvão vegetal apresenta características que são benéficas ao processo de injeção como baixo teor de cinzas e enxofre. Misturas entre carvão nacional e vegetal são atrativas, devido aos altos teores desses constituintes no carvão nacional. Os resultados obtidos por termobalanca e Tammann apresentaram considerável convergência, confirmando assim os comportamentos observados. Foi verificado que o carvão vegetal apresentou a maior reatividade em CO2, seguido pelo carvão nacional, importados A e B. Para as misturas, foi verificado um comportamento não-aditivo na gaseificação quando da presença do carvão vegetal com os carvões minerais. O efeito da matéria mineral no caso especifico da mistura entre o carvão nacional e vegetal foi analisado. Possivelmente ocorreu a formação de um composto eutético de baixo ponto de fusão e esse amolecido ou fundido dificultou a gaseificação da mistura. Na análise do comportamento dos carvões e misturas em condições que simulam a zona de combustão determinou-se que o carvão vegetal é caracterizado por um maior grau de combustão, seguido pel carvão nacional, importado A e B. Em relação às misturas estudadas, em todas as taxas de injeção testadas, a combustão da mistura do carvão nacional com o vegetal (BC-CC) foi maior em relação à mistura do carvão nacional com o importado B (BC-ICB). / For about 10 years the steel industry in Brazil is using pulverized coal injection (PCI) technology in the blast furnaces based on imported coals. In order to decrease the dependence on imported coals, Brazilian coal, which has limited use due to high ash content, was suggested to be mixed with imported coal and charcoal. The aim of this study was characterize the coals and charcoal and to examine the reactivity and combustion behavior of mentioned materials. The charcoal use in the steel industry contributes to the CO2 emission reduction, since it represents a renewable source of carbon. Simultaneous thermal analyses and Tammann furnace experimental set were used to evaluate the reactivity of Brazilian and imported coals as well as charcoal. To provide a useful insight into the practice of PCI in BFs, a laboratory rig at RWTH Aachen University that simulates the behavior of fines injected into the raceway was used. It was verified that Brazilian coal is characterized by high ash and sulphur contents. Besides the known environment advantage of the use of charcoal in terms of CO2 emission, its chemical composition (low ash and sulphur content) makes its injection attractive in BFs, especially when blending with Brazilian coal. It was observed that the behavior of reactivity as depicted from TGA studies reflected in the Tamman furnace, i.e, a higher reactivity of charcoal followed by Brazilian coal, imported coal A and imported coal B. For the mixtures, the trend of TGA reactivity was reflected in Tamman tests. The blend between Brazilian coal and charcoal presented a non-additive behavior, i.e, a less reactivity of the blend than the ones of the individual components. For the other blends with charcoal it was also verified through the TGA tests a non-additive behavior. The influence of the mineral matter in the non-additive behavior of the blend between Brazilian coal and charcoal was examined. Probably, in this case a lower melting point aluminosilicate was formed and the molten phases ash may restricted the accessibility of the gas to the carbon char. According to the results of the injection rig, charcoal was characterized by a high combustion degree followed by Brazilian coal, imported coal A and imported coal B. Over the whole range of the injection rates used, the burnout level of the blend between Brazilian coal and charcoal was higher than the one between Brazilian coal and imported coal B.
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Estudo de reatividade e combustão de carvões minerais, carvão vegetal e misturas

Machado, Janaína Gonçalves Maria da Silva January 2009 (has links)
Há cerca de 10 anos, a indústria siderúrgica implantou a técnica de injeção de carvão pulverizado (PCI – pulverized coal injection) nos altos-fornos (AFs) e esta se baseia na utilização de carvões importados. Visando diminuir a dependência dos mesmos, o uso do carvão vegetal e/ou nacional é uma alternativa interessante. O uso de carvão vegetal na indústria siderúrgica é uma das tecnologias chaves para contribuir com a minimização das emissões de CO2, desde que ele represente uma fonte renovável de energia. O objetivo principal desse trabalho foi avaliar em escala de laboratório a viabilidade técnica de utilização do carvão vegetal, carvão mineral nacional, importados e misturas nas ventaneiras dos AFs. A reatividade dos carvões e misturas ao CO2 foi avaliada por termobalanca e forno Tammann. A combustibilidade dos carvoes e misturas foi avaliada em um simulador da zona de combustão dos AFs. De acordo com os resultados de caracterização obtidos verificou-se que o carvão vegetal apresenta características que são benéficas ao processo de injeção como baixo teor de cinzas e enxofre. Misturas entre carvão nacional e vegetal são atrativas, devido aos altos teores desses constituintes no carvão nacional. Os resultados obtidos por termobalanca e Tammann apresentaram considerável convergência, confirmando assim os comportamentos observados. Foi verificado que o carvão vegetal apresentou a maior reatividade em CO2, seguido pelo carvão nacional, importados A e B. Para as misturas, foi verificado um comportamento não-aditivo na gaseificação quando da presença do carvão vegetal com os carvões minerais. O efeito da matéria mineral no caso especifico da mistura entre o carvão nacional e vegetal foi analisado. Possivelmente ocorreu a formação de um composto eutético de baixo ponto de fusão e esse amolecido ou fundido dificultou a gaseificação da mistura. Na análise do comportamento dos carvões e misturas em condições que simulam a zona de combustão determinou-se que o carvão vegetal é caracterizado por um maior grau de combustão, seguido pel carvão nacional, importado A e B. Em relação às misturas estudadas, em todas as taxas de injeção testadas, a combustão da mistura do carvão nacional com o vegetal (BC-CC) foi maior em relação à mistura do carvão nacional com o importado B (BC-ICB). / For about 10 years the steel industry in Brazil is using pulverized coal injection (PCI) technology in the blast furnaces based on imported coals. In order to decrease the dependence on imported coals, Brazilian coal, which has limited use due to high ash content, was suggested to be mixed with imported coal and charcoal. The aim of this study was characterize the coals and charcoal and to examine the reactivity and combustion behavior of mentioned materials. The charcoal use in the steel industry contributes to the CO2 emission reduction, since it represents a renewable source of carbon. Simultaneous thermal analyses and Tammann furnace experimental set were used to evaluate the reactivity of Brazilian and imported coals as well as charcoal. To provide a useful insight into the practice of PCI in BFs, a laboratory rig at RWTH Aachen University that simulates the behavior of fines injected into the raceway was used. It was verified that Brazilian coal is characterized by high ash and sulphur contents. Besides the known environment advantage of the use of charcoal in terms of CO2 emission, its chemical composition (low ash and sulphur content) makes its injection attractive in BFs, especially when blending with Brazilian coal. It was observed that the behavior of reactivity as depicted from TGA studies reflected in the Tamman furnace, i.e, a higher reactivity of charcoal followed by Brazilian coal, imported coal A and imported coal B. For the mixtures, the trend of TGA reactivity was reflected in Tamman tests. The blend between Brazilian coal and charcoal presented a non-additive behavior, i.e, a less reactivity of the blend than the ones of the individual components. For the other blends with charcoal it was also verified through the TGA tests a non-additive behavior. The influence of the mineral matter in the non-additive behavior of the blend between Brazilian coal and charcoal was examined. Probably, in this case a lower melting point aluminosilicate was formed and the molten phases ash may restricted the accessibility of the gas to the carbon char. According to the results of the injection rig, charcoal was characterized by a high combustion degree followed by Brazilian coal, imported coal A and imported coal B. Over the whole range of the injection rates used, the burnout level of the blend between Brazilian coal and charcoal was higher than the one between Brazilian coal and imported coal B.
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Estudo de reatividade e combustão de carvões minerais, carvão vegetal e misturas

Machado, Janaína Gonçalves Maria da Silva January 2009 (has links)
Há cerca de 10 anos, a indústria siderúrgica implantou a técnica de injeção de carvão pulverizado (PCI – pulverized coal injection) nos altos-fornos (AFs) e esta se baseia na utilização de carvões importados. Visando diminuir a dependência dos mesmos, o uso do carvão vegetal e/ou nacional é uma alternativa interessante. O uso de carvão vegetal na indústria siderúrgica é uma das tecnologias chaves para contribuir com a minimização das emissões de CO2, desde que ele represente uma fonte renovável de energia. O objetivo principal desse trabalho foi avaliar em escala de laboratório a viabilidade técnica de utilização do carvão vegetal, carvão mineral nacional, importados e misturas nas ventaneiras dos AFs. A reatividade dos carvões e misturas ao CO2 foi avaliada por termobalanca e forno Tammann. A combustibilidade dos carvoes e misturas foi avaliada em um simulador da zona de combustão dos AFs. De acordo com os resultados de caracterização obtidos verificou-se que o carvão vegetal apresenta características que são benéficas ao processo de injeção como baixo teor de cinzas e enxofre. Misturas entre carvão nacional e vegetal são atrativas, devido aos altos teores desses constituintes no carvão nacional. Os resultados obtidos por termobalanca e Tammann apresentaram considerável convergência, confirmando assim os comportamentos observados. Foi verificado que o carvão vegetal apresentou a maior reatividade em CO2, seguido pelo carvão nacional, importados A e B. Para as misturas, foi verificado um comportamento não-aditivo na gaseificação quando da presença do carvão vegetal com os carvões minerais. O efeito da matéria mineral no caso especifico da mistura entre o carvão nacional e vegetal foi analisado. Possivelmente ocorreu a formação de um composto eutético de baixo ponto de fusão e esse amolecido ou fundido dificultou a gaseificação da mistura. Na análise do comportamento dos carvões e misturas em condições que simulam a zona de combustão determinou-se que o carvão vegetal é caracterizado por um maior grau de combustão, seguido pel carvão nacional, importado A e B. Em relação às misturas estudadas, em todas as taxas de injeção testadas, a combustão da mistura do carvão nacional com o vegetal (BC-CC) foi maior em relação à mistura do carvão nacional com o importado B (BC-ICB). / For about 10 years the steel industry in Brazil is using pulverized coal injection (PCI) technology in the blast furnaces based on imported coals. In order to decrease the dependence on imported coals, Brazilian coal, which has limited use due to high ash content, was suggested to be mixed with imported coal and charcoal. The aim of this study was characterize the coals and charcoal and to examine the reactivity and combustion behavior of mentioned materials. The charcoal use in the steel industry contributes to the CO2 emission reduction, since it represents a renewable source of carbon. Simultaneous thermal analyses and Tammann furnace experimental set were used to evaluate the reactivity of Brazilian and imported coals as well as charcoal. To provide a useful insight into the practice of PCI in BFs, a laboratory rig at RWTH Aachen University that simulates the behavior of fines injected into the raceway was used. It was verified that Brazilian coal is characterized by high ash and sulphur contents. Besides the known environment advantage of the use of charcoal in terms of CO2 emission, its chemical composition (low ash and sulphur content) makes its injection attractive in BFs, especially when blending with Brazilian coal. It was observed that the behavior of reactivity as depicted from TGA studies reflected in the Tamman furnace, i.e, a higher reactivity of charcoal followed by Brazilian coal, imported coal A and imported coal B. For the mixtures, the trend of TGA reactivity was reflected in Tamman tests. The blend between Brazilian coal and charcoal presented a non-additive behavior, i.e, a less reactivity of the blend than the ones of the individual components. For the other blends with charcoal it was also verified through the TGA tests a non-additive behavior. The influence of the mineral matter in the non-additive behavior of the blend between Brazilian coal and charcoal was examined. Probably, in this case a lower melting point aluminosilicate was formed and the molten phases ash may restricted the accessibility of the gas to the carbon char. According to the results of the injection rig, charcoal was characterized by a high combustion degree followed by Brazilian coal, imported coal A and imported coal B. Over the whole range of the injection rates used, the burnout level of the blend between Brazilian coal and charcoal was higher than the one between Brazilian coal and imported coal B.
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Avaliação da reatividade ao CO2 de chars obtidos em atmosferas convenional (O2/N2) e de oxi-combustão (O2/CO2) com vistas à aplicação no alto-forno

Pohlmann, Juliana Gonçalves January 2010 (has links)
A injeção de carvão pulverizado - PCI - é praticada nas ventaneiras dos altos-fornos com o objetivo de substituir parcialmente o coque, provendo energia e gases redutores ao processo. Em geral, as melhorias desse processo ocorrem no sentido de diminuir o fuel rate e aumentar a produtividade do alto-forno. A tecnologia de oxi-combustão consiste na queima de carvão em uma atmosfera livre de N2, o qual é substituído por um gás rico em CO2. Visando a possibilidade de aplicação desta tecnologia em PCI, chars de três carvões de diferentes ranks utilizados para injeção e chars de um coque de petróleo foram obtidos em atmosferas convencional (O2/N2) e de oxi-combustão (O2/CO2) em forno de queda livre O objetivo do presente trabalho foi avaliar a reatividade ao CO2 desses chars por termogravimetria via método isotérmico a 1000°C. Resultados de eficiência da combustão (burnout), de área superficial e a morfologia dos chars antes da gaseificação auxiliaram a análise da reatividade. A reatividade foi, em geral, mais alta quanto mais baixo o rank do carvão e tendeu a aumentar com o burnout, o qual foi associado ao aumento na área superficial BET. Em geral, as reatividades ao CO2 dos chars de atmosferas O2/N2 e O2/CO2, obtidos com o mesmo teor de oxigênio, não apresentaram diferenças significativas. Apenas no caso dos chars do carvão de mais baixo rank e obtidos em maior teor de oxigênio é que as amostras de oxi-combustão foram mais reativas. / Pulverized coal injection (PCI) is used in the blast furnace tuyeres attempting to provide energy and reducing gases to the process. New technologies have been studied to improve PCI and to make ironmaking process suitable to environmental requirements. Oxy-fuel combustion technology consists of burning coal in a N2-free atmosphere, which is exchanged by a CO2-rich gas. Aiming at a possible application of oxy-fuel combustion in blast furnace, chars of three typical PCI coals of different ranks were obtained under conventional (O2/N2) and oxy-fuel (O2/CO2) atmospheres in drop tube furnace. The aim of this work was to evaluate the CO2 reactivity of these chars via thermogravimetric analysis by isothermal method at 1000ºC. Coals burnouts, BET surface areas of chars and chars morphology before gasification gave support in the reactivity results analyse. In general, the higher reactivities were observed for the lower rank coal chars. Reactivity increased when coal burnouts and chars BET surface areas also increased. The CO2 reactivities of conventional and oxy-fuel chars, obtained under the same oxygen content, have not shown significant differences.
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Avaliação da reatividade ao CO2 de chars obtidos em atmosferas convenional (O2/N2) e de oxi-combustão (O2/CO2) com vistas à aplicação no alto-forno

Pohlmann, Juliana Gonçalves January 2010 (has links)
A injeção de carvão pulverizado - PCI - é praticada nas ventaneiras dos altos-fornos com o objetivo de substituir parcialmente o coque, provendo energia e gases redutores ao processo. Em geral, as melhorias desse processo ocorrem no sentido de diminuir o fuel rate e aumentar a produtividade do alto-forno. A tecnologia de oxi-combustão consiste na queima de carvão em uma atmosfera livre de N2, o qual é substituído por um gás rico em CO2. Visando a possibilidade de aplicação desta tecnologia em PCI, chars de três carvões de diferentes ranks utilizados para injeção e chars de um coque de petróleo foram obtidos em atmosferas convencional (O2/N2) e de oxi-combustão (O2/CO2) em forno de queda livre O objetivo do presente trabalho foi avaliar a reatividade ao CO2 desses chars por termogravimetria via método isotérmico a 1000°C. Resultados de eficiência da combustão (burnout), de área superficial e a morfologia dos chars antes da gaseificação auxiliaram a análise da reatividade. A reatividade foi, em geral, mais alta quanto mais baixo o rank do carvão e tendeu a aumentar com o burnout, o qual foi associado ao aumento na área superficial BET. Em geral, as reatividades ao CO2 dos chars de atmosferas O2/N2 e O2/CO2, obtidos com o mesmo teor de oxigênio, não apresentaram diferenças significativas. Apenas no caso dos chars do carvão de mais baixo rank e obtidos em maior teor de oxigênio é que as amostras de oxi-combustão foram mais reativas. / Pulverized coal injection (PCI) is used in the blast furnace tuyeres attempting to provide energy and reducing gases to the process. New technologies have been studied to improve PCI and to make ironmaking process suitable to environmental requirements. Oxy-fuel combustion technology consists of burning coal in a N2-free atmosphere, which is exchanged by a CO2-rich gas. Aiming at a possible application of oxy-fuel combustion in blast furnace, chars of three typical PCI coals of different ranks were obtained under conventional (O2/N2) and oxy-fuel (O2/CO2) atmospheres in drop tube furnace. The aim of this work was to evaluate the CO2 reactivity of these chars via thermogravimetric analysis by isothermal method at 1000ºC. Coals burnouts, BET surface areas of chars and chars morphology before gasification gave support in the reactivity results analyse. In general, the higher reactivities were observed for the lower rank coal chars. Reactivity increased when coal burnouts and chars BET surface areas also increased. The CO2 reactivities of conventional and oxy-fuel chars, obtained under the same oxygen content, have not shown significant differences.
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Comportamento de cinzas de misturas de carvões para PCI de alto-forno em testes de fusibilidade e de viscosidade : relação com a composição química e mineralógica

Ghiggi, Maria Luisa Formoso January 2013 (has links)
As causas da deterioração da permeabilidade da carga no alto-forno em taxas altas de injeção de carvão pulverizado (PCI) ainda não são bem conhecidas. Sabe-se na prática operacional que variações na qualidade das cinzas dos carvões injetados podem afetar a estabilidade do forno. Dentro desse contexto, o objetivo do presente trabalho foi analisar o comportamento de cinzas de misturas de carvões em testes de fusibilidade e de viscosidade em relação às suas composições químicas e mineralógicas, uma vez que se utilizam misturas de carvões de alto e de baixo teor de matéria volátil no processo de PCI, para atingir a eficiência de combustão e a taxa de substituição coque/carvão necessárias ao processo de alto-forno. Amostras de quatro carvões e sete misturas foram queimadas entre 800-850°C e suas cinzas analisadas por fluorescência e difração de raios X e por testes de fusibilidade e viscosidade. Cinzas com teores mais altos de Si e Al apresentaram alta temperatura de fluidez e maior viscosidade a 1.500°C, devido à grande proporção de mulita e à baixa basicidade. Cinzas com teores significativos de Fe, Ca e S apresentaram temperaturas de fluidez e viscosidade mais baixas nessa temperatura, em função da transformação de mulita em anortita e/ou da mais alta basicidade. Na temperatura de 1600°C, as cinzas das misturas de carvão selecionadas apresentaram viscosidades inferiores a 10 Pa.s. / Some aspects of permeability deterioration in blast furnace process at high rates of pulverized coal injection (PCI) are not well known yet. At operational practice variations in the ash constituents of injected coals can affect the furnace performance. In the context this work aimed to analyze the ash behavior of coal blends under fusibility and viscosity tests in relation to their chemical and mineralogical compositions, since blends of low and high volatile coals are generally used to attain the required combustion characteristic and the best coke/coal replacement ratio for the process. Four coals and seven blends were selected and ashed at 800-850°C. The samples were analyzed by X-ray fluorescence and X-ray diffraction techniques and ASTM ash fusion (AFT) and viscosity tests were performed. Ash containing high contents of Si and Al showed higher fusion temperatures and higher viscosity at 1500°C, due to the higher Mullite content and to the low basicity. Ash presenting significant contents of Fe, Ca and S had lower fusion temperatures and lower viscosity at 1500°C, due to the Mullite transformation in Anorthite and/or to the higher basicity. At 1600°C the ash of selected coal blends showed low viscosities (< 10 Pa.s).
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Avaliação da reatividade ao CO2 de chars obtidos em atmosferas convenional (O2/N2) e de oxi-combustão (O2/CO2) com vistas à aplicação no alto-forno

Pohlmann, Juliana Gonçalves January 2010 (has links)
A injeção de carvão pulverizado - PCI - é praticada nas ventaneiras dos altos-fornos com o objetivo de substituir parcialmente o coque, provendo energia e gases redutores ao processo. Em geral, as melhorias desse processo ocorrem no sentido de diminuir o fuel rate e aumentar a produtividade do alto-forno. A tecnologia de oxi-combustão consiste na queima de carvão em uma atmosfera livre de N2, o qual é substituído por um gás rico em CO2. Visando a possibilidade de aplicação desta tecnologia em PCI, chars de três carvões de diferentes ranks utilizados para injeção e chars de um coque de petróleo foram obtidos em atmosferas convencional (O2/N2) e de oxi-combustão (O2/CO2) em forno de queda livre O objetivo do presente trabalho foi avaliar a reatividade ao CO2 desses chars por termogravimetria via método isotérmico a 1000°C. Resultados de eficiência da combustão (burnout), de área superficial e a morfologia dos chars antes da gaseificação auxiliaram a análise da reatividade. A reatividade foi, em geral, mais alta quanto mais baixo o rank do carvão e tendeu a aumentar com o burnout, o qual foi associado ao aumento na área superficial BET. Em geral, as reatividades ao CO2 dos chars de atmosferas O2/N2 e O2/CO2, obtidos com o mesmo teor de oxigênio, não apresentaram diferenças significativas. Apenas no caso dos chars do carvão de mais baixo rank e obtidos em maior teor de oxigênio é que as amostras de oxi-combustão foram mais reativas. / Pulverized coal injection (PCI) is used in the blast furnace tuyeres attempting to provide energy and reducing gases to the process. New technologies have been studied to improve PCI and to make ironmaking process suitable to environmental requirements. Oxy-fuel combustion technology consists of burning coal in a N2-free atmosphere, which is exchanged by a CO2-rich gas. Aiming at a possible application of oxy-fuel combustion in blast furnace, chars of three typical PCI coals of different ranks were obtained under conventional (O2/N2) and oxy-fuel (O2/CO2) atmospheres in drop tube furnace. The aim of this work was to evaluate the CO2 reactivity of these chars via thermogravimetric analysis by isothermal method at 1000ºC. Coals burnouts, BET surface areas of chars and chars morphology before gasification gave support in the reactivity results analyse. In general, the higher reactivities were observed for the lower rank coal chars. Reactivity increased when coal burnouts and chars BET surface areas also increased. The CO2 reactivities of conventional and oxy-fuel chars, obtained under the same oxygen content, have not shown significant differences.
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Comportamento de cinzas de misturas de carvões para PCI de alto-forno em testes de fusibilidade e de viscosidade : relação com a composição química e mineralógica

Ghiggi, Maria Luisa Formoso January 2013 (has links)
As causas da deterioração da permeabilidade da carga no alto-forno em taxas altas de injeção de carvão pulverizado (PCI) ainda não são bem conhecidas. Sabe-se na prática operacional que variações na qualidade das cinzas dos carvões injetados podem afetar a estabilidade do forno. Dentro desse contexto, o objetivo do presente trabalho foi analisar o comportamento de cinzas de misturas de carvões em testes de fusibilidade e de viscosidade em relação às suas composições químicas e mineralógicas, uma vez que se utilizam misturas de carvões de alto e de baixo teor de matéria volátil no processo de PCI, para atingir a eficiência de combustão e a taxa de substituição coque/carvão necessárias ao processo de alto-forno. Amostras de quatro carvões e sete misturas foram queimadas entre 800-850°C e suas cinzas analisadas por fluorescência e difração de raios X e por testes de fusibilidade e viscosidade. Cinzas com teores mais altos de Si e Al apresentaram alta temperatura de fluidez e maior viscosidade a 1.500°C, devido à grande proporção de mulita e à baixa basicidade. Cinzas com teores significativos de Fe, Ca e S apresentaram temperaturas de fluidez e viscosidade mais baixas nessa temperatura, em função da transformação de mulita em anortita e/ou da mais alta basicidade. Na temperatura de 1600°C, as cinzas das misturas de carvão selecionadas apresentaram viscosidades inferiores a 10 Pa.s. / Some aspects of permeability deterioration in blast furnace process at high rates of pulverized coal injection (PCI) are not well known yet. At operational practice variations in the ash constituents of injected coals can affect the furnace performance. In the context this work aimed to analyze the ash behavior of coal blends under fusibility and viscosity tests in relation to their chemical and mineralogical compositions, since blends of low and high volatile coals are generally used to attain the required combustion characteristic and the best coke/coal replacement ratio for the process. Four coals and seven blends were selected and ashed at 800-850°C. The samples were analyzed by X-ray fluorescence and X-ray diffraction techniques and ASTM ash fusion (AFT) and viscosity tests were performed. Ash containing high contents of Si and Al showed higher fusion temperatures and higher viscosity at 1500°C, due to the higher Mullite content and to the low basicity. Ash presenting significant contents of Fe, Ca and S had lower fusion temperatures and lower viscosity at 1500°C, due to the Mullite transformation in Anorthite and/or to the higher basicity. At 1600°C the ash of selected coal blends showed low viscosities (< 10 Pa.s).
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Comportamento de cinzas de misturas de carvões para PCI de alto-forno em testes de fusibilidade e de viscosidade : relação com a composição química e mineralógica

Ghiggi, Maria Luisa Formoso January 2013 (has links)
As causas da deterioração da permeabilidade da carga no alto-forno em taxas altas de injeção de carvão pulverizado (PCI) ainda não são bem conhecidas. Sabe-se na prática operacional que variações na qualidade das cinzas dos carvões injetados podem afetar a estabilidade do forno. Dentro desse contexto, o objetivo do presente trabalho foi analisar o comportamento de cinzas de misturas de carvões em testes de fusibilidade e de viscosidade em relação às suas composições químicas e mineralógicas, uma vez que se utilizam misturas de carvões de alto e de baixo teor de matéria volátil no processo de PCI, para atingir a eficiência de combustão e a taxa de substituição coque/carvão necessárias ao processo de alto-forno. Amostras de quatro carvões e sete misturas foram queimadas entre 800-850°C e suas cinzas analisadas por fluorescência e difração de raios X e por testes de fusibilidade e viscosidade. Cinzas com teores mais altos de Si e Al apresentaram alta temperatura de fluidez e maior viscosidade a 1.500°C, devido à grande proporção de mulita e à baixa basicidade. Cinzas com teores significativos de Fe, Ca e S apresentaram temperaturas de fluidez e viscosidade mais baixas nessa temperatura, em função da transformação de mulita em anortita e/ou da mais alta basicidade. Na temperatura de 1600°C, as cinzas das misturas de carvão selecionadas apresentaram viscosidades inferiores a 10 Pa.s. / Some aspects of permeability deterioration in blast furnace process at high rates of pulverized coal injection (PCI) are not well known yet. At operational practice variations in the ash constituents of injected coals can affect the furnace performance. In the context this work aimed to analyze the ash behavior of coal blends under fusibility and viscosity tests in relation to their chemical and mineralogical compositions, since blends of low and high volatile coals are generally used to attain the required combustion characteristic and the best coke/coal replacement ratio for the process. Four coals and seven blends were selected and ashed at 800-850°C. The samples were analyzed by X-ray fluorescence and X-ray diffraction techniques and ASTM ash fusion (AFT) and viscosity tests were performed. Ash containing high contents of Si and Al showed higher fusion temperatures and higher viscosity at 1500°C, due to the higher Mullite content and to the low basicity. Ash presenting significant contents of Fe, Ca and S had lower fusion temperatures and lower viscosity at 1500°C, due to the Mullite transformation in Anorthite and/or to the higher basicity. At 1600°C the ash of selected coal blends showed low viscosities (< 10 Pa.s).
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Cimentos de escória ativada com silicatos de sódio. / Sodium silicate activated blast furnance slag cements.

John, Vanderley Moacyr 18 May 1995 (has links)
Os cimentos de escória apresentam boas possibilidades de mercado, especialmente em aplicações em que o cimento Portland não possa ser utilizado ou onde o seu uso provoque uma elevação dos custos. A confecção de matrizes para fibras sensíveis aos álcalis e a produção de cimentos com baixo calor de hidratação são exemplos. Neste trabalho, a escória foi ativada com silicato de sódio e cal hidratada. O ativador foi formulado de maneira a proporcionar teores de Na2O de 2,5% e 5%, SiO2 de 0% a 14,8% e Ca(OH)2 de 0%, 2,5% e 5%. O aumento dos teores de Na2O e de SiO2, dentro de determinados limites, propicia um notável crescimento da resistência à compressão. Este crescimento da resistência está associado a uma diminuição da porosidade, para um mesmo fator/água aglomerante. Certamente a diminuição da porosidade é devida a um menor grau de organização cristalina dos produtos hidratados, decorrente do aumento da velocidade de precipitação de hidratados e de gel de N-C-S-H. A adição de Ca(OH)2 diminui a velocidade de perda da trabalhabilidade. Os cimentos de escória ativada com silicatos de sódio podem apresentar resistência à compressão de até 100 MPa, superior à dos cimentos Portland, com calor de hidratação da mesma ordem de grandeza. A velocidade de carbonatação destes cimentos é equivalente a dos cimentos Portland de mesma resistência. No entanto, estes cimentos apresentam maior retração hidráulica. / Binders based on ground granulated blast furnace slag (BFS) are suitable for the building industry, mainly if the use of Portland cement is expensive or may cause problems, such as: alkali sensitive fibre-reinforced cement and concretes and low heat-hydration concretes. BFS is activated by sodium silicates and hydrated lime. The compound\'s proportions are: Na2O - 2.5 and 5.0%; SiO2 from 0 to 14.8%; CaOH2 - 0, 2.5 and 5%. The increase of Na2O and SiO2 amounts allows a considerable improvement of binder strength, with values up to 100 MPa. This increase of the strength is related to the decrease of the porosity for a constant water-binder ratio. The porosity is affected certainly by the reduction of the degree of cristalynity of the hydrated compounds, due to the increase of the speed of precipitation of the hydrates or the N-C-S-H gel. It is possible to obtain BFS binders stronger than the Portland cement, with similar hydration heat. The carbonation rate of these new binders is equivalent to those of Portland cement specimens with similar strength. However these BFS binders have higher drying shrinkage.

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