Nos últimos anos, novas tecnologias têm sido desenvolvidas para a redução da emissão de gás carbônico, um dos principais causadores do efeito estufa. Na indústria de ferro e aço, grande emissora de gás carbônico, tecnologias para uso mais eficiente de carvão fóssil tem sido desenvolvidas. Uma dessas tecnologias é o produto chamado de CCB (Carbon Composite Iron Ore Hot Briquette), um composto de minério de ferro e carbono briquetado a quente que usa a plasticidade térmica do carvão fóssil como aglomerante para aumento da resistência mecânica do aglomerado. Esse produto tem como vantagens a alta velocidade de reação e alta resistência mecânica a altas temperaturas, diferentemente das pelotas autorredutores que usam aglomerantes inorgânicos. Os objetivos deste trabalho foram: (a) propor um método para a fabricação de aglomerados autorredutores de minério de ferro e carvão fóssil via briquetagem a frio seguida de tratamento térmico; (b) identificar a principais variáveis de processo de fabricação; e (c) estudar o comportamento cinético durante a redução dos briquetes produzidos. Para fabricar os briquetes foram utilizados dois métodos de briquetagem, um em matriz cilíndrica de compressão uniaxial, e outro em prensa de rolos. Foram identificadas as principais variáveis de processo na fabricação dos briquetes: temperatura de tratamento térmico; tamanho de partícula dos componentes da mistura; características do carvão fóssil; pressão de compressão na conformação dos briquetes; proporção dos componentes; e taxa de aquecimento do tratamento térmico. A qualidade dos briquetes foi mensurada por sua resistência à compressão. Foi observado que a obtenção de um briquete autorredutor comparável com os CCBs, deve levar em conta as seguintes condições de fabricação: (a) tamanho de partícula do carvão fóssil entre 0,105 e 0,053 mm (150 e 270 mesh); (b) quantidade de carvão fóssil na mistura entre 25 e 30% em peso; e (c) temperatura de tratamento térmico de 500°C. Além disso, quanto maior a taxa de aquecimento do tratamento térmico, maior a resistência à compressão dos briquetes. A cinética de redução dos briquetes autorredutores tratados termicamente é bastante sensível à temperatura (E = 369 kJ/mol), principalmente quando comparada a pelotas autorredutoras de minério de ferro e carvão vegetal (E 200 kJ/mol). / In recent years, new technologies have been developed to reduce carbon dioxide emissions, one of the main causes of the greenhouse effect. Innovative energy saving technologies have been developed to improve the efficiency of coal usage, especially in the iron making industry, which emits large amounts of carbon dioxide. One of these technologies is a product known as CCB (Carbon Composite Iron Ore Hot Briquette), a self-reducing carbon composite iron ore that uses the thermal plasticity of coking coals as a binder to enhance the mechanical strength of the agglomerate. This product has advantages such as high reaction rate and high mechanical strength at high temperatures when compared against self-reducing pellets that uses inorganic binders. The objectives of this study are: (a) to propose a method for manufacturing composite briquettes of iron ore and coal hardened by heat treatment; (b) to identify the main process variables of the fabrication; and (c) to study the agglomerate reduction kinetics. Two methods of briquetting have been employed, one using a cylindrical die and the other using a laboratory roller press. The main process variables for manufacturing the briquettes have been identified: the heat treatment temperature; the particle size of the components; the coal characteristics; the briquetting pressure; the proportion of the components; and the heating rate. Compressive strength tests have been performed. It was observed that obtaining a self-reducing briquette as strong as the CCB should consider the following fabrication conditions: (a) coal particle size between 0,105 and 0,053 mm (150 and 270 mesh); (b) coal amount in the mixture between 25 and 30 wt%; and (c) heat treatment temperature of 500°C. Also, higher heating rates showed higher briquette compressive strengths. The self-reducing briquettes reduction kinetics are very sensitive to temperature (E = 369 kJ/mol), especially when compared against self-reducing pellets of iron ore and charcoal (E 200 kJ/mol).

Made available in DSpace on 2016-04-28T14:56:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009 - Joao Carlos de Mello Barbosa.pdf: 368412 bytes, checksum: 5ae0ef2040832998eb804e8b2b0fd642 (MD5) Previous issue date: 2009-01-13 / The general goal of this work is to evaluate the possibility of utilizing tannin from black wattle and lignocelullosic derivatives in the preparation of foundry sand, as well as to evaluate the utilization of tannins as glueing for the confection of briquettes of vegetal residues. The work has been divided into two chapters, which comprise distinct experiments. In the first chapter tannin and cellulignin were used as constituents of foundry sand for the fabrication of pieces of pure aluminum alloy or aluminum-silicon eutectic alloy (11,0 a 13,0 % of Si). In the second chapter the use of tannin was evaluated in the production of briquettes of vegetal residues for application as a source of energy. The traces of foundry sand normally use clay as glueing and mogul (corn starch) with the goal of enhancing the resistance to compression and workability of the mold thus produced. It is common practice the use of mineral coal as a reducing agent in the mixture, and so the effects of its substitution by cellulignin, because of its high carbon content, were evaluated. Tannin, for its adhesive properties, acted as glueing together with clay, and replaced molasses, which is a component of foundry sand, perfectly. The resistance analysis produced good results and the process will generate molds with good visual aspect and adequate mechanical properties. Sawdust obtained in a eucalyptusprocessing sawmill was used in the confection of the briquettes. Tannin demonstrated great affinity to water in the composition of the standard mixture for briquetting. In natura sawdust, without any beneficiation, was used for briquetting. The results revealed that tannin is effective in the production of briquettes, where acted as an element of adhesion between the sawdust particles. / O objetivo geral deste trabalho foi avaliar a possibilidade de utiliza??o de tanino de ac?cia negra e de derivados lignocelul?sicos na prepara??o de areias de fundi??o, bem, como avaliar a utiliza??o dos taninos como aglomerante para confec??o de briquetes de res?duos vegetais. O trabalho foi dividido em dois cap?tulos, constituindo experimentos distintos. No primeiro cap?tulo foram utilizados o tanino e a celulignina como constituintes de areia preparadas de fundi??o para a fabrica??o de pe?as em ligas de alum?nio puro ou alum?nio-sil?cio eut?tica (11,0 a 13,0 % de Si). No segundo cap?tulo, avaliou-se a utiliza??o do tanino na obten??o de briquetes de res?duos vegetais para aplica??o como fonte de energia. Os tra?os de areia preparada de fundi??o normalmente usam a argila como aglomerante e o mogul (amido de milho) com a finalidade de melhorar a resist?ncia ? compress?o da areia e a trabalhabilidade do molde produzido. ? pr?tica comum a utiliza??o do carv?o mineral como elemento redutor na mistura, e assim, foram avaliados os efeitos de sua substitui??o pela celulignina, em fun??o do seu teor elevado de carbono. O tanino, por suas propriedades adesivas, atuou como aglomerante em parceria com a argila, e ainda substituiu perfeitamente o mela?o, que ? um componente da areia preparada de Fundi??o, obtendo-se bons resultados na an?lise das resist?ncias, gerando moldes de bom aspecto visual e propriedades mec?nicas adequadas. Na confec??o dos briquetes, foi utilizada serragem obtida em serraria que processa madeira de eucalipto. O tanino demonstrou grande afinidade com a ?gua na composi??o da mistura padr?o para a briquetagem. Na briquetagem, foi utilizada a serragem in natura, sem qualquer tipo de beneficiamento. Os resultados revelaram que o tanino mostrou-se efetivo na fabrica??o de briquetes, onde atuou como elemento de ades?o entre as part?culas de serragem.

[pt] O pó de aciaria (fração Fina-F e fração Grossa-G) gerado no sistema de despoeiramento à seco dos gases de exaustão do conversor LD, e o pó de alto forno-AF recuperado pelo sistema de tratamento de gases do setor de redução (coletor de gases), têm papel relevante entre os materiais secundários gerados nos vários elos da cadeia produtiva de uma siderúrgica integrada, seja pelas quantidades produzidas, seja por suas composições. Por serem portadores principalmente de unidades de ferro e carbono e algumas vezes zinco, esses resíduos são sempre alvo de iniciativas tecnológicas que objetivem recuperá-los ou reciclá-los. Além disso, os materiais particulados gerados pelo sistema de despoeiramento a seco, diferentemente dos à úmido, ainda carecem de estudos aprofundados para suas reciclagens. Embora antiga, a briquetagem atualmente vem se tornando uma tecnologia cada vez mais importante entre os processos de aglomeração. Assim, nesta Tese foi estudado, numa primeira etapa, a viabilidade de fabricação dos chamados briquetes F-G simples, constituídos apenas pelos pós Finos e Grossos, nas proporções percentuais de 50-50 e 70-30, respectivamente, e o exame teórico e experimental de seus usos como carga ferrosa nos processos de redução e como materiais alternativos às sucatas e pelotas, quando adicionados ao aço líquido do conversor LD para o controle de sua temperatura. Na fabricação dos briquetes F-G simples, também buscou-se testar os aglomerantes cimento ARI e melaço de cana de açúcar, isoladamente ou quando misturados, atendendo às relações água/cimento de 0,5 e água/melaço de 0,7. O processo experimental de cura a frio dos aglomerados se estendeu até 28 dias. A resistência à compressão obtida em prensa hidráulica instrumentada foi o principal parâmetro para avaliar a qualidade mecânica dos briquetes. A metodologia experimental envolveu a técnica do planejamento fatorial, 2(k), níveis (mínimo e máximo), com três variáveis (resíduos, aglomerantes e água). Nos resultados verificou-se que a resistência à compressão dos briquetes F-G simples, usando o binômio cimento-melaço sempre apresentou valores mais elevados do que os briquetes quando aglutinados com as duas substancias isoladamente. Além disso, dentre os aglomerados produzidos os de teores mais elevados de fração Grossa (briquetes 50-50), apresentaram maior resistência mecânica que os briquetes tipo 70-30. Em relação aos efeitos de resfriamento que provocam quando adicionados ao aço liquido, os balanços térmicos mostraram que os briquetes do tipo 70-30 apresentariam melhores índices no controle da temperatura do banho de aço, que os do tipo 50-50. A fim de verificar como se comportariam os briquetes F-G anteriores, quando se adicionava o pó de coletor de AF nas suas constituições como fonte supridora de carbono e apenas o cimento ARI como aglutinante, foram produzidos os denominados briquetes autorredutores, também dos tipos F-G, 50-50 e 70-30. Além da viabilidade de fabricação desses aglomerados, foram determinadas suas qualidades mecânicas e levantadas suas metalizações em ensaios de redução nas temperaturas de 1100 graus Celsius e 1150 graus Celsius. O estudo cinético da autorredução foi realizado avaliando-se o grau de conversão a ferro metálico e examinada a fenomenologia de sua evolução. Os resultados evidenciaram que o grau de conversão metálica cresceu com o aumento da temperatura e com a quantidade da fonte de carbono, que a metalização apresentou uma morfologia final do tipo shell layer e que o modelo cinético testado, tipo reação continua, apresentou uma correlação acima de 99 por cento. Além disso, os balanços de energia mostraram que o efeito de resfriamento imposto ao aço liquido pelos briquetes F-G autorredutores, sempre se mostrou superior aos dos briquetes F-G simples. Adicionalmente, afim de melhor interpretar os resultados obtidos foram realizados testes adicionais, como o de reatividade do coque metalúrgico, via a norma ASTM D5341-99 e por aná / [en] The steel dusts (fine-F and coarse-G fractions) generated in the dry dedusting equipment of the LD converter exhaust system, and in the blast furnace-AF dust collector, play a relevant role among secondary materials generated in the various steps of the integrated steelmaking chain, either by the quantities produced and their compositions. Because they mainly contain iron and carbon units and sometimes zinc in their compositions, actually these wastes are being the target of several technological initiatives, aiming to recover or recycle them. Moreover, the particulate materials generated by the LD dry dedusting system, unlike those collected in the wet system of the same LD processes, still lack in-depth studies for recycling. Nowadays briquetting is increasing in importance among agglomeration processes, mainly due to its feature in treat particulate materials with a wide range of size. This thesis studied, in a first stage, the feasibility of manufacturing the so-called simple F-G briquettes, in the proportions of 50-50 and 70-30, respectively, as well as their theoretically and experimentally possibilities to be charged as a ferrous burden in reduction processes and as an alternative material to the scrap and pellets, when used to control the liquid steel temperature in LD converters. In the manufacture of the simple F-G briquettes, was also tested the binders ARI cement and sugarcane molasses, alone or when mixed, taking into account the water / cement ratio of 0,5 and the water / molasses ratio of 0,7. For the briquettes studied in this research, all cure operations lasted for up to 28 days and the compressive strength parameter obtained to evaluate the mechanical quality of the briquettes. The experimental methodology involved the technique of factorial planning, 2(k) levels (minimum and maximum), with three variables (residues, agglomerates and water). The results showed that the compressive strengths of the simple F-G briquettes, when using the cement-molasses mixture, always achieved higher values than that for briquettes using the cement or molasses separately. Moreover, the higher content of coarser fraction (briquettes 50-50) always leads to higher mechanical resistance than the finer one (70-30). On the other hand, the energy balances showed that the simple F-G briquettes 70-30, have presented the better cooling indexes for the liquid steel temperature control than the 50-50 briquettes. Regarding the second part of the thesis, two types of F-G self-reducing briquettes were also produced, containing stoichiometric and 10 percent excess of BF-collector dusts. After curing, they were tested on compression and reduced in temperatures of 1100 Celsius degrees and 1150 Celsius degrees. The kinetic study of the self-reducing briquettes was carried out evaluating the metallic iron conversion and the metallic iron phenomenology and morphology formation. The results showed: a) that the iron conversion increased as higher the temperature and amount of carbon; b) that the iron metallization presented a shell-layer type morphology and, c) that the continuous-reaction type kinetic model, adjusted very well the experimental reduction results, with a correlation factor above 99 percent. Additionally, in order to better understand the experiment results, the metallurgical coke reactivity was obtained using the ASTM D5341-99 test and the Differential Thermogravimetric analyzes (DTG), as well as confirmed the hydrated water amount in the passivated F and G dusts, also using the DTG methodology. Finally, considering the manufacturing feasibility of the both, simple and self-reducing F-G briquettes, the following could be also marked: I) The use of both briquettes type for liquid steel temperature control in LD converters, as effective alternative materials to scraps and pellets, considering the following comparative cooling indexes: a) 2,1 and 2,4 times the scrap, for the self-reducing briquettes 50-50 and 70-30, respectively, both with 10 percent excess; b) 1,7 and 1,9 times the scrap, for the simple briquettes, 50-50 and 70

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1348955 bytes, checksum: f1f339aecdf1f00f202d0669a29a4e69 (MD5) Previous issue date: 2012-10-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The objective of this research was to study the technical feasibility of using the solid wastes, biological sludge and cotton residues, generated by the textile mill, as raw material in the production of briquettes for energy generation. Initially, the study aimed to characterize the solids waste, in order to evaluate their potential as fuels in energy generation. Subsequently, the biological sludge was mixed with cotton residues in proportions of 0, 25, 50, 75 and 100%, to produce of the briquettes. Three pressures (900, 1200 and 1500 PSI) were used for waste compaction for five minutes and a temperature of 90ºC was maintained during the cooling time, of also five minutes. The calorific value, chemical analysis, apparent density, rupture load and hygroscopic moisture equilibrium were determined. In order to study the environmental effects of the solid waste combustion, the hazardousness of the waste and residual ashes was determined. According to the results, the biological sludge and cotton residues were classified as non-hazardous and non-inert wastes (Class II A). The physical and chemical properties of the solid waste showed that they have potential for energy production. The ashes were classified as hazardous wastes (Class I), thus they should be treated and disposed properly. The briquettes showed lower content of the volatile matter and, consequently, higher content of fixed carbon and ashes in relation to raw materials for this production, which demonstrates the effect of the briquetting process variables. The high calorific value of the briquettes did not differ to the raw materials commonly used. The compaction pressure of 1200 PSI proved ideal to the laboratory scale briquetting process. The best mixing proportion between the two residues for production of briquettes was that with 25% sludge. It was possible to conclude that waste from a textile mill can be considered as fuel in the combustion process for power generation. / Esta pesquisa foi realizada com o objetivo de estudar a viabilidade técnica de utilizar os resíduos sólidos, lodo biológico e resíduo de algodão, gerados pela indústria têxtil, como matéria-prima para a produção de briquetes para a geração de energia. Buscou-se, inicialmente, caracterizar os resíduos, a fim de se avaliar o potencial destes como combustíveis na geração de energia. Posteriormente, o lodo biológico foi misturado com o resíduo de algodão, nas proporções de 0%, 25%, 50%, 75% e 100%, para a fabricação dos briquetes. Foram utilizadas três pressões (900, 1.200 e 1.500 PSI) para a compactação dos resíduos, durante 5 minutos e tempo de resfriamento também de 5 minutos, à temperatura de 90 ºC. Determinaram-se o poder calorífico, a análise química imediata, a densidade aparente, a carga de ruptura máxima e a umidade de equilíbrio higroscópico dos briquetes. Para avaliar os efeitos ambientais da combustão destes resíduos, determinou-se a periculosidade dos resíduos e de suas cinzas residuais. De acordo com os resultados, o lodo biológico e o resíduo de algodão foram classificados como resíduos não perigosos e não inertes (Classe II A). As propriedades físicas e químicas dos resíduos demonstraram que os mesmos apresentam potencial para a produção de energia. As cinzas foram classificadas como resíduos perigosos (Classe I) e, sendo assim, devem ser tratadas e dispostas adequadamente. Os briquetes apresentaram menor teor de materiais voláteis e, consequentemente, maior teor de carbono fixo e cinzas, em relação às matérias-primas utilizadas para a sua produção, evidenciando efeito das variáveis do processo de briquetagem. O poder calorífico superior obtido nos briquetes não diferiu das matérias-primas utilizadas. A pressão de compactação de 1.200 PSI mostrou-se ideal para o processo de briquetagem em escala laboratorial. A melhor proporção de mistura entre os dois resíduos para a produção dos briquetes foi a 25% de lodo. Conclui-se que os resíduos da indústria têxtil podem ser considerados como combustível no processo de combustão para a geração de energia.

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2016-10-05T20:33:12Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Mariana Rezende de Barros - 2016.pdf: 5601059 bytes, checksum: 953996d14e3ede469126893d305e59ce (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-10-06T11:38:33Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Mariana Rezende de Barros - 2016.pdf: 5601059 bytes, checksum: 953996d14e3ede469126893d305e59ce (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-06T11:38:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Mariana Rezende de Barros - 2016.pdf: 5601059 bytes, checksum: 953996d14e3ede469126893d305e59ce (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-08-01 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / Modern agriculture requires productivity, efficiency and quality. Therefore, there is need for the application of agricultural lime to correct the soil acidity. The Midwest was appointed as the largest producer of agricultural limestone, with 38.2% and Goiás and holder of 11.6%. In limestone beneficiation process is the generation of fine material (through in # 400 (0.035 mm)), which does not have economic viability in the agricultural, metallurgical and calcination. This is because this particle size of particle decreases the percolation of gas in blast furnaces and has slow settling when used in agriculture, can be transported by wind generating environmental liabilities. Briquetting is to agglomeration of fine particles by pressure, aided or not by a binder, allowing obtaining not only compacts, but with size, shape and mechanical parameters. The objective of this study was to investigate the binding of fine limestone through briquetting through use of a specific type known to have very fine grained (<0.075 mm) using organic and inorganic binders. Agglomeration of fine limestone through the briquetting was conducted by varying the amounts of water (used as inorganic binding agent) 0; 5; 7.5; 10; 12.5% and 2.5; 5; 7.5 and 8.5% organic binders - Molasses Soy and Treacle of cane sugar. The limestone powder and briquettes were analyzed chemically and physically by Scanning Electron Microscopy, Energy Dispersive X-ray (EDS), chemical and particle size analysis. The briquettes were subjected to impact resistance test, resistance to breakdown in water and compressive strength. The best results in impact resistance tests were analyzed and from these results of other tests were performed. The results of mechanical impact resistance were analyzed statistically by analysis of variance (ANOVA), checking if the binder content and factors influenced the agglomeration of the mineral. In addition to lowering the environmental liabilities, the briquettes will also generate profits for the mining industry and can offer a co-product with similar characteristics to the product originally marketed. / A agricultura moderna exige produtividade, eficiência e qualidade. Por isso, há necessidade da aplicação do calcário agrícola para corrigir a acidez dos solos. O Centro- Oeste foi apontado como o maior produtor de calcário agrícola, com 38,2% e Goiás sendo detentor de 11,6%. No processo de beneficiamento do calcário ocorre a geração de material fino (passante em 400# (0,035 mm)), que não possui viabilidade econômica nos setores agrícola, metalúrgico e de calcinação. Isso ocorre porque essa granulometria de partícula diminui a percolação de gases nos altos-fornos e possui sedimentação lenta quando empregada na agricultura, podendo ser transportada pelo vento gerando passivo ambiental. A briquetagem consiste na aglomeração de partículas finas através de pressão, auxiliada ou não por aglutinantes, permitindo obtenção de produtos não só compactados, porém com forma, tamanho e parâmetros mecânicos. O objetivo do trabalho foi verificar a aglomeração dos finos de calcário por meio da briquetagem através aproveitamento de um tipo específico conhecido por possuir granulometria bastante fina (< 0,075 mm) utilizando aglomerantes orgânicos e inorgânicos. A aglomeração dos finos de calcário através da briquetagem, foi realizada variando as dosagens de água (utilizada como agente aglomerante inorgânico) de 0; 5; 7,5; 10; 12,5% e 2,5; 5; 7,5 e 8,5% de aglomerantes orgânicos – Melaço de Soja e Melado de Cana-de-açúcar. O calcário em pó e os briquetes foram analisados química e fisicamente por meio de Microscopia Eletrônica de Varredura, Energia Dispersiva de Raios-X (EDS), análises química e granulométrica. Os briquetes foram submetidos a testes de resistência ao impacto, resistência à decomposição em água e resistência a compressão. Os melhores resultados obtidos no teste de resistência ao impacto foram analisados e a partir desses resultados foram realizados os demais testes. Os resultados de resistência mecânica ao impacto foram analisados estatisticamente através da análise de variância (ANOVA), verificando se os fatores aglomerantes e teor influenciaram na aglomeração do mineral. Além de diminuir o passivo ambiental, os briquetes também irão gerar lucros para a indústria mineral, podendo oferecer um coproduto com características semelhantes ao produto originalmente comercializado.

Nos últimos anos, novas tecnologias têm sido desenvolvidas para a redução da emissão de gás carbônico, um dos principais causadores do efeito estufa. Na indústria de ferro e aço, grande emissora de gás carbônico, tecnologias para uso mais eficiente de carvão fóssil tem sido desenvolvidas. Uma dessas tecnologias é o produto chamado de CCB (Carbon Composite Iron Ore Hot Briquette), um composto de minério de ferro e carbono briquetado a quente que usa a plasticidade térmica do carvão fóssil como aglomerante para aumento da resistência mecânica do aglomerado. Esse produto tem como vantagens a alta velocidade de reação e alta resistência mecânica a altas temperaturas, diferentemente das pelotas autorredutores que usam aglomerantes inorgânicos. Os objetivos deste trabalho foram: (a) propor um método para a fabricação de aglomerados autorredutores de minério de ferro e carvão fóssil via briquetagem a frio seguida de tratamento térmico; (b) identificar a principais variáveis de processo de fabricação; e (c) estudar o comportamento cinético durante a redução dos briquetes produzidos. Para fabricar os briquetes foram utilizados dois métodos de briquetagem, um em matriz cilíndrica de compressão uniaxial, e outro em prensa de rolos. Foram identificadas as principais variáveis de processo na fabricação dos briquetes: temperatura de tratamento térmico; tamanho de partícula dos componentes da mistura; características do carvão fóssil; pressão de compressão na conformação dos briquetes; proporção dos componentes; e taxa de aquecimento do tratamento térmico. A qualidade dos briquetes foi mensurada por sua resistência à compressão. Foi observado que a obtenção de um briquete autorredutor comparável com os CCBs, deve levar em conta as seguintes condições de fabricação: (a) tamanho de partícula do carvão fóssil entre 0,105 e 0,053 mm (150 e 270 mesh); (b) quantidade de carvão fóssil na mistura entre 25 e 30% em peso; e (c) temperatura de tratamento térmico de 500°C. Além disso, quanto maior a taxa de aquecimento do tratamento térmico, maior a resistência à compressão dos briquetes. A cinética de redução dos briquetes autorredutores tratados termicamente é bastante sensível à temperatura (E = 369 kJ/mol), principalmente quando comparada a pelotas autorredutoras de minério de ferro e carvão vegetal (E 200 kJ/mol). / In recent years, new technologies have been developed to reduce carbon dioxide emissions, one of the main causes of the greenhouse effect. Innovative energy saving technologies have been developed to improve the efficiency of coal usage, especially in the iron making industry, which emits large amounts of carbon dioxide. One of these technologies is a product known as CCB (Carbon Composite Iron Ore Hot Briquette), a self-reducing carbon composite iron ore that uses the thermal plasticity of coking coals as a binder to enhance the mechanical strength of the agglomerate. This product has advantages such as high reaction rate and high mechanical strength at high temperatures when compared against self-reducing pellets that uses inorganic binders. The objectives of this study are: (a) to propose a method for manufacturing composite briquettes of iron ore and coal hardened by heat treatment; (b) to identify the main process variables of the fabrication; and (c) to study the agglomerate reduction kinetics. Two methods of briquetting have been employed, one using a cylindrical die and the other using a laboratory roller press. The main process variables for manufacturing the briquettes have been identified: the heat treatment temperature; the particle size of the components; the coal characteristics; the briquetting pressure; the proportion of the components; and the heating rate. Compressive strength tests have been performed. It was observed that obtaining a self-reducing briquette as strong as the CCB should consider the following fabrication conditions: (a) coal particle size between 0,105 and 0,053 mm (150 and 270 mesh); (b) coal amount in the mixture between 25 and 30 wt%; and (c) heat treatment temperature of 500°C. Also, higher heating rates showed higher briquette compressive strengths. The self-reducing briquettes reduction kinetics are very sensitive to temperature (E = 369 kJ/mol), especially when compared against self-reducing pellets of iron ore and charcoal (E 200 kJ/mol).

Este trabalho consiste no estudo da obtenção de aglomerados autorredutores na forma de briquetes a frio tratados termicamente, utilizando minério de ferro e carvão fóssil como matérias-primas. Esta promissora tecnologia tem como premissa a utilização da termo-plasticidade do carvão fóssil para conferir resistência e promover a auto-aglomeração. A obtenção de briquetes dá-se através de três etapas: condicionamento da mistura, briquetagem a frio e tratamento térmico. Os finos de carvão e minério são misturados e homogeneizados. A mistura, então, passa por processo de briquetagem a frio para compactação, promove o aumento de contato entre as partículas de carvão e minério. Finalmente tratamento térmico é realizado para obter a forma de um corpo sólido e coeso de auto-aglomerado autorredutor. O objetivo deste trabalho é determinar as melhores condições de obtenção de briquetes através do estudo de variáveis ao longo do processo de fabricação, utilizando a resistência mecânica como parâmetro. As variáveis estudadas são: granulometria do carvão, envelhecimento do carvão, percentual de carvão na mistura, adição de aglomerantes, pressão de compactação na briquetagem e temperatura de tratamento térmico. Os resultados obtidos neste estudo indicam que estas variáveis afetam significativamente a resistência mecânica. Utilizando-se o carvão Chipanga, o melhor resultado de resistência à compressão foi de 19,82 Mpa. Foram consideradas as seguintes condições de fabricação: mistura na proporção de 75:25 (% em massa) de minério para carvão Chipanga, o carvão continha finos inferiores à 0,075 mm, sem a adição de aglomerantes, e o tratamento térmico foi realizado na temperatura de máxima fluidez do carvão. Além disto, foi observado que as partículas de minério de ferro foram concentradas nas regiões periféricas do briquete após tratamento térmico, e que o envelhecimento do carvão afeta negativamente a propriedade de termo-plasticidade. / This work is focused in the study of obtaining self-reducing cold briquettes of agglomerates, by using iron ore and coal as raw materials. This promising technology has its foundation on the thermo plasticity of coal to manage high mechanical resistance when it is compared with self-reducing pellets. Three steps mainly describes how to obtaining briquettes: mixture, cold briquetting and heat treatment. Fines of raw material are mixed and cold briquetting process results in a compact mixture. This might lead to closer contact between particles of iron ore and coal. Finally, heat treatment is performed to achieve a cohesive body and solid shape containing self-reducing agglomerated. The main purpose of this job is to comprehend the fundamentals on how to obtain self-reducing cold briquettes of agglomerated carbon and iron, by understanding the background of it variables along the manufacturing process, and using mechanical resistance as reference. The variables list is: the particle size of the coal, coal aging, percentage of coal in the mixture, adding binders, briquetting pressure and temperature of heat treatment. The results of this study indicate that these variables affect significantly the mechanical strength. Using Chipanga coal, the best compressive strength achieved was 19.82 MPa. It was considered the following manufacturing variables: the mixture ratio of 75:25 (wt% of iron ore and coal), fines of coal containing less than 0.075 mm, without binders, and heat treatment was performed at the temperature of coal´s maximum fluidity. Moreover, it was observed that the particles of iron ore were concentrated in the peripheral regions of the briquette after heat treatment, and that coal´s aging negatively affects the property of thermo-plasticity.

Este trabalho consiste no estudo da obtenção de aglomerados autorredutores na forma de briquetes a frio tratados termicamente, utilizando minério de ferro e carvão fóssil como matérias-primas. Esta promissora tecnologia tem como premissa a utilização da termo-plasticidade do carvão fóssil para conferir resistência e promover a auto-aglomeração. A obtenção de briquetes dá-se através de três etapas: condicionamento da mistura, briquetagem a frio e tratamento térmico. Os finos de carvão e minério são misturados e homogeneizados. A mistura, então, passa por processo de briquetagem a frio para compactação, promove o aumento de contato entre as partículas de carvão e minério. Finalmente tratamento térmico é realizado para obter a forma de um corpo sólido e coeso de auto-aglomerado autorredutor. O objetivo deste trabalho é determinar as melhores condições de obtenção de briquetes através do estudo de variáveis ao longo do processo de fabricação, utilizando a resistência mecânica como parâmetro. As variáveis estudadas são: granulometria do carvão, envelhecimento do carvão, percentual de carvão na mistura, adição de aglomerantes, pressão de compactação na briquetagem e temperatura de tratamento térmico. Os resultados obtidos neste estudo indicam que estas variáveis afetam significativamente a resistência mecânica. Utilizando-se o carvão Chipanga, o melhor resultado de resistência à compressão foi de 19,82 Mpa. Foram consideradas as seguintes condições de fabricação: mistura na proporção de 75:25 (% em massa) de minério para carvão Chipanga, o carvão continha finos inferiores à 0,075 mm, sem a adição de aglomerantes, e o tratamento térmico foi realizado na temperatura de máxima fluidez do carvão. Além disto, foi observado que as partículas de minério de ferro foram concentradas nas regiões periféricas do briquete após tratamento térmico, e que o envelhecimento do carvão afeta negativamente a propriedade de termo-plasticidade. / This work is focused in the study of obtaining self-reducing cold briquettes of agglomerates, by using iron ore and coal as raw materials. This promising technology has its foundation on the thermo plasticity of coal to manage high mechanical resistance when it is compared with self-reducing pellets. Three steps mainly describes how to obtaining briquettes: mixture, cold briquetting and heat treatment. Fines of raw material are mixed and cold briquetting process results in a compact mixture. This might lead to closer contact between particles of iron ore and coal. Finally, heat treatment is performed to achieve a cohesive body and solid shape containing self-reducing agglomerated. The main purpose of this job is to comprehend the fundamentals on how to obtain self-reducing cold briquettes of agglomerated carbon and iron, by understanding the background of it variables along the manufacturing process, and using mechanical resistance as reference. The variables list is: the particle size of the coal, coal aging, percentage of coal in the mixture, adding binders, briquetting pressure and temperature of heat treatment. The results of this study indicate that these variables affect significantly the mechanical strength. Using Chipanga coal, the best compressive strength achieved was 19.82 MPa. It was considered the following manufacturing variables: the mixture ratio of 75:25 (wt% of iron ore and coal), fines of coal containing less than 0.075 mm, without binders, and heat treatment was performed at the temperature of coal´s maximum fluidity. Moreover, it was observed that the particles of iron ore were concentrated in the peripheral regions of the briquette after heat treatment, and that coal´s aging negatively affects the property of thermo-plasticity.