Orientadores: Carlos Kenichi Suzuki, Roberto Nunes Szente / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T18:25:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Morales_RoneCesar_D.pdf: 18187403 bytes, checksum: 5f88d62e4a2083224006d2cff8fc5b9f (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: O ciclo de obtenção do silício e materiais correlatos, a partir da carboredução do quartzo, caracteriza-se como uma das áreas de interesse estratégico, com perspectivas de crescimento sócio econômico sempre ascendentes. Esta atividade, particularmente em nosso país, agrega fatores muito favoráveis, tais como a detenção das maiores reservas de quartzo e a grande disponibilidade de biomassa geradora de carvão vegetal. Dentre as aplicações mais atrativas destes materiais cabe destaque à fabricação de dispositivos fundamentais à conversão de energia fotovoltaica, tecnologia de informação, metalurgia de ligas especiais, e química fina, entre outros. Por outro lado, os elevados custos, inclusive ambientais, para sintetizar tais materiais, aliado à utilização pouco racional das matérias-primas atualmente empregadas no processo convencional de carboredução por eletrodos submersos; sinaliza a necessidade de alternativas a este processo. Sendo assim, a presente pesquisa propõe a termo-redução do quartzo para silício (Si) e carbeto de silício (SiC), com uso de reator de plasma a arco transferido DC, utilizando-se da maior e mais importante fonte disponível de biomassa a nível nacional a ser utilizada como agente carboredutor: o carvão vegetal de bagaço de cana-de-açúcar.Os trabalhos aqui apresentados culminaram em importantes observações sobre os mecanismos de síntese de politipos de carbeto de silício (SiC) e silício metálico (Si), estabelecendo comparações entre carboreduções conduzidas com utilização de quartzo, sílica amorfa, carvão vegetal de eucalipto, de bagaço de cana, e grafite. Além do desenvolvimento de instrumentos em tecnologia de plasma, as contribuições deste trabalho se estenderam ao aproveitamento de finos de quartzo e carvão, com processo sob melhor controle operacional e ambiental / Abstract: The cycle of extraction and processing of metal silicon and related materials has been considered as one of the most important area in terms of economical and technological interest. In terms of materials flow, the most attractive applications of silicon and silicon-related materials are optical fibers, microchips and solar cells, and other applications in special alloys and silicone base materials. Particularly in Brazil, if the point of crude silicon feed-stock supply is considered, this subject is closely related to favourable conditions, such as, a huge natural resource of quartz ores, and an enormous availability of biomass for charcoal production. However, the basic processing of metal silicon and related materials by carbothermic reduction of quartz ore has a very low energetic efficiency and some unsustainable aspects in terms of raw-materials extraction and utilization.The present research constitutes an initiative to develop a thermal plasma technology for the carbothermic reduction of quartz into silicon (Si) and silicion carbide (SiC). DC transferred plasma torch, with charcoal made by sugar cane bagasse as carbon agent was used.This research work was emphasized on the synthesis mechanisms for generation of both, silicon carbide politypes and metal silicon, using several carbonaceous agents and silicon dioxide (Si02) raw materials carried out with the following input raw-materials: pulverized crystalline and amorphous quartz; charcoal from eucalyptus, sugar cane bagas se, and graphite. Besides the contribution related to the development of instrumentation in plasma technology, such as plasma torch and plasma reactors, this research was also able to demonstrate the use of raw-materials in form of powders of quartz and charcoal which are actually rejected by the current industrial carboreduction processing / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : João A.F. Rocha Pereira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-14T20:21:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Makray_ZsoltTamas_D.pdf: 5568959 bytes, checksum: 5024c069d6ef837e43c1e6371a8c61a8 (MD5) Previous issue date: 1984 / Resumo: O gaseificador de leito fixo co-corrente e considera do um dos mais adequados para gaseificar madeira uma vez que produz um gás com baixo teor de alcatrões. No entanto, entre os diversos processos propostos para produção de gás de síntese e gás de médio poder calorífico são poucas as referências a utilização desse tipo de gaseificador. No presente trabalho é feito um estudo detalhado das variáveis operacionais do gaseificador co-corrente tendo em vista fundamentalmente a produção de gás de síntese de metanol e gás de médio poder calorífico a partir da madeira. Utilizou-se nos ensaios de gaseificação os seguintes agentes de gaseificação: ar enriquecido com oxigênio, oxigênio puro e misturas de oxigênio e vapor. Foram estudados os efeitos da umidade da madeira assim como da vazão e composição do agente de gaseificação sobre a taxa e eficiência de gaseificação e composição, poder calorífico inferior e temperatura adiabática de chama do gás. Um gás com poder calorífico inferior (PCI) entre 2300 e 2600 Kcal/Nm³ (base seca) foi obtido utilizando-se oxigênio puro. Utilizando-se ar enriquecido até 35-45% em volume de 02 obteve-se um gás com PCI entre 1700 e 1900 Kcal/Nm³. Gaseificando-se com oxigênio e vapor obteve-se um gás de síntese com relação H2/C0 igual a 2,0. Um modelo termodinâmico do processo de gaseificação foi desenvolvido e os resultados dos cálculos de equilíbrio mostraram-se compatíveis com os resultados experimentais. Finalmente, as condições Ótimas de operação de gaseificador para produção de gás de síntese e gás de médio poder calorífico são analisadas e discutidas / Abstract: Due to its characteristics of producing a low tar content gas, the fixed-bed co-current gasifier is considered as the most adequated for wood gasification. The use of this gasifier has been recommended and proposed for the production of syngas and medium heat value (MHV) gas, however few references to the use of the co-current gasifier are found in the literature. The present work was undertaken to carry out a detailed study of the operational variables of the co-current gasifier, with the objective of producing methanol syntesis gas or MHV gas from wood. Air enriched with oxygen, pure oxygen and oxygen/steam mixtures were used as gasification agents. Wood moisture, flow rate and composition of the gasification agents were varied and its effects on the gasification rate, energy convertion efficiency, gas composition and lower heating value and adiabatic flame temperature of the gas were studied in detail. The results show that gas with a lower heating value between 9600 and 10800 KJ/m3 (dry basis) is obtained when pure oxygen is used. Air enriched with oxygen (35 to 40% by volume) permits to obtain a gas with a lower heating value in the range of 7100 to 7900 KJ/m3. A syngas with a H2/C0 ratio of 2.0 is obtained when the gasification agent in composed of oxygen and steam mixtures. The optimum operational conditions of the gasifier for syngas and MHV gas production are analysed and discussed. Finally, a thermodynamic model of the gasification process is developed, and the results based on the chemical equilibrium at the reduction zone are found to be compatible with the experimental results / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2015-11-04T16:37:40Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1384568 bytes, checksum: 49ba360c2b565baefc3da26656b48ee4 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-04T16:37:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1384568 bytes, checksum: 49ba360c2b565baefc3da26656b48ee4 (MD5) Previous issue date: 2015-01-23 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A pirólise de resíduos orgânicos vem sendo utilizada para aproveitamento energético e o subproduto, o biocarvão, torna-se uma forma estável de armazenar carbono, contribuindo para diminuir a quantidade de CO2 lançado na atmosfera e também para a gestão de resíduos economicamente viáveis, manejo dos solos e sorvente de contaminantes. O objetivo deste trabalho foi avaliar a utilização dos resíduos de bagaço da cana-de-açúcar, eucalipto e do lodo de esgoto para produção de biocarvão como forma de manejo destes resíduos e também determinar as propriedades químicas, físicas, mineralógicas e a extração ácida destes materiais produzidos em temperaturas de 350 ° e 500 ° e posteriormente, avaliar a sorção e dessorção de Cd e Pb C C por estes materiais. Desta forma, foram avaliados os teores de: C, N, O; análise química através da calcinação e solubilização em HNO 3; caracterização dos biocarvões por difratometria de raios X, espectroscopia de absorção atômica e microscopia eletrônica de varredura e extração em concentrações crescentes de HNO3. Para o ensaio de sorção foi adicionado solução de CaCl 2 (0,01 mol L-1), contendo doses crescentes de Cd(NO3)2 e Pb(NO3)2 em triplicata e individualmente, ajustando o pH para 5,5. Nos resíduos remanescentes foram adicionados 20 mL de solução de Ca(NO3)2 0,01 mol L-1 para a dessorção dos metais. O biocarvão de eucalipto (BC-E) apresentou maiores teores de Ca, Mg, K, Al, Zn e Cu em relação a da matéria prima e a extração foi muita baixa, mesmo elevando as concentrações do HNO 3. Já no biocarvão de lodo de esgoto (BC-L) apresentou as maiores taxas de liberação de nutrientes. O biocarvão de cana-de-açúcar (BC-C) apresentou alta xtração de Ca, P, Mg, K, S apenas com água deionizada.. Os BC‟s apresentaram picos característicos da caulinita, goethita, calcita e quartzo e os principais grupos identificados foram: aromático, álcool e éter e fenol, álcool, ácidos carboxílicos. A capacidade de adsorção máxima (Qmax) dos biocarvões variou em função da matéria-prima e apresentou maior capacidade de adsorção de Pb comparado ao Cd. O BC-C apresentou maior capacidade máxima de adsorção de Pb, seguida pelo BC-L e BC-E, enquanto que para Cd a sequência de maior adsorção foi inversa: BC-E, BC-L e BC-C A dessorção de Pb foi muito baixa em todos os BC‟s enquanto que a de Cd foi maior, chegando a 67% no BC-E e 45% no BC-C. A pirólise do lodo de esgoto é uma técnica promissora, uma vez que o biocarvão reduziu expressivamente a quantidade do resíduo, a concentração dos elementos tóxicos além de eliminar os organismos patogênicos e componentes orgânicos. O BC-E mostrou-se um eficiente adsorvente de Cd e o BC-C de Pb, enquanto o BC-C foi mais eficaz na dessorção de Cd e Pb. / The pyrolysis of organic waste has been used for energetic use and the use of by-product, the biochar, as stable form of carbon, helping to decrease the amount of CO2 released into the atmosphere and also for the economically viable waste management, soil management and contaminant sorbent. The aim of this study was to evaluate the use of waste sugarcane bagasse, eucalyptus and sewage sludge for production of biochar as a way of handling of this waste and also determine the chemical, physical, mineralogical properties and acid extraction of these materials produced at temperatures of 350 oC and 500 ° C and subsequently, evaluate the sorption and desorption of Cd and Pb by these materials. In this way, the levels were evaluated of: C, N, O; chemical analysis through of calcination and solubilization in HNO3; characterization of the samples by X-ray diffractometry atomic, absorption spectroscopy and scanning electron microscopy and in increasing concentration extraction from HNO 3. For sorption test was added 20 mL of CaCl2 solution (0,01 mol L-1), containing increasing doses of Cd(NO3)2 and Pb(NO3)2 in 1 g of biochar (BC) in triplicate and individually, adjusting the pH to 5,5. In the remaining wastes were added 20 mL of Ca (NO3)2 0,01 mol L-1 solution for the desorption of metals. The BC-E (eucalyptus biochar) showed higher levels of Ca, Mg, K, Al, Zn and Cu in relation to of the raw materials and the extraction was very low, even raising HNO3 concentrations. The BC-L (biochar from sewage sludge) presented the highest rates of nutrients release. BC-C (biochar from sugarcane) presented extraction of Ca, P, Mg, K, S only with deionized water. The BC's presented characteristic peaks of kaolinite, goethite; calcite and quartz and the main groups identified were: aromatic, alcohol and ether and phenol, alcohol, carboxylic acids. The maximum adsorption capacity (Qmax) of biochars was different with the raw material and presented greater Pb adsorption capacity compared to Cd. BC-C presented more the maximum adsorption of Pb, followed by BC-L and BC-E while that for larger sequence Cd adsorption was inverse: BC-E, BC-L and BC-C. The desorption of Pb was very low in all BC's while the Cd was higher, reached at 67% in BC-E and 45% in BC-C. The pyrolysis of sewage sludge is a promising technique, once the reduced quantity of biochar expressively residue, the concentration of toxic elements besides eliminate pathogenic organisms and organic components. The BC-E presented an efficient sorbent of Cd and the BC-C of Pb while BC-C was more effective on desorption of Cd and Pb.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2018-10-31T17:04:44Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 919574 bytes, checksum: 4f513d9cccffd322f3b09a0dd3f95f9f (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-31T17:04:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 919574 bytes, checksum: 4f513d9cccffd322f3b09a0dd3f95f9f (MD5) Previous issue date: 2017-07-28 / Apesar de apresentarem indivíduos de alto crescimento e alta densidade ao mesmo tempo, o desenvolvimento de clones de espécies do gênero Corymbia, foi descontinuado em razão do grande sucesso alcançado por outros híbridos, como E. urophylla x E. grandis. Recentemente, híbridos do gênero Corymbia voltaram a despertar interesse. Além do crescimento, adaptação e propriedades importantes para qualidade da madeira, apresentam alta resistência ao vento, à Seca de Ponteiros do Vale do Rio Doce e a outras doenças. Logo, foram incluídos em diversos programas de melhoramento, buscando materiais produtivos, e com resistência a fatores bióticos e abióticos. Com o objetivo de identificar clones potenciais para a região do Rio Doce, foi implantado um teste clonal com híbridos de espécies do gênero Corymbia. Estudou-se a variabilidade e a herdabilidade das características de crescimento, qualidade da madeira e carvão, além de ganhos genéticos e a seleção de clones potenciais para o cultivo na região do Rio Doce. Buscando auxiliar na seleção de materiais genéticos, frente ao grande número de variáveis manuseadas em um programa de melhoramento, torna-se importante avaliar a construção de um índice de seleção de fácil análise e interpretação. Construiu-se um índice de seleção (Indice de produção de carvão (PC)), que reuniu características de crescimento (Incremento médio anual (IMA, m 3 .ha -1 .ano -1 )), qualidade da madeira (Densidade básica da madeira (Db, Kg/m 3 )) e carvão (Rendimento gravimétrico do carvão vegetal (RGCV, %)). Este teste foi realizado na área Experimental da empresa ArcelorMittal BioFlorestas. O delineamento foi o de blocos ao acaso, com 18 repetições (uma planta por parcela), com tratamentos de clones de Corymbia torelliana e Corymbia citriodora e testemunhas de clones de Eucalyptus urophylla e Eucalyptus grandis. O espaçamento foi de 3,0 x 2,5 m e a avaliação foi realizada aos 69 meses. Houve efeitos significativos de clones para todas as características avaliadas, o que denota possibilidade de ganhos com a seleção. As estimativas de herdabilidade em nível de médias de clones foram de média a elevada magnitude. O ranking de seleção dos clones divergiu para as diferentes características em estudo. Contudo, para o programa de melhoramento genético em questão, um clone híbrido de Corymbia torelliana x Corymbia citriodora se destacou em crescimento, qualidade da madeira e carvão vegetal. Os resultados revelaram boas perspectivas para o uso comercial deste clone do gênero Corymbia, para este local. / Despite the presence of high growth and high density individuals at the same time, the development of clones of species of the genus Corymbia was discontinued due to the great success achieved by other hybrids such as E. urophylla x E. grandis. Recently, hybrids of the genus Corymbia have once again aroused interest. In addition to the growth, adaptation and properties important to wood quality, they present high resistance to wind, drought of Eucalyptus pointers from the Vale do Rio Doce and other diseases. Therefore, they were included in several breeding programs, searching for productive materials, and with resistance to biotic and abiotic factors. In order to identify potential clones for the Rio Doce region, a clonal test was implemented with hybrids of species of the genus Corymbia. The variability and heritability of growth, wood quality and charcoal characteristics, as well as genetic gains and the selection of potential clones for cultivation in the Rio Doce region were studied. Aiming to assist in the selection of genetic material, in view of the large number of variables handled in an improvement program, it is important to evaluate the construction of a selection index for easy analysis and interpretation. A selection index (Coal Production Index (PC)), which met growth characteristics (average annual increment (IMA, m 3 .ha -1 .ano -1 )), wood quality (Basic wood density (Db, kg / m 3 )) and charcoal (Charcoal gravimetric yield (RGCV,%)). This test was carried out in the Experimental area of ArcelorMittal BioFlorestas. The experimental design was a randomized complete block design with 18 replications (one plant per plot), with treatments of Corymbia torelliana and Corymbia citriodora clones and controls of Eucalyptus urophylla and Eucalyptus grandis clones. The spacing was 3.0 x 2.5 m and the evaluation was performed at 69 months. There were significant effects of clones for all characteristics evaluated, which indicates possibility of gains with the selection. The estimates of heritability at medium level of clones were from medium to high magnitude. The clone selection ranking differed for the different characteristics under study. However, for the breeding program in question, a hybrid clone of Corymbia torelliana x Corymbia citriodora stood out in growth, quality of wood and charcoal. The results showed good prospects for the commercial use of this clone of the genus Corymbia, for this site.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The quality of charcoal production produced by a kiln is strongly dependent on the procedures of temperature control inside of the kiln. However, in practical applications, there are no thermal models and the temperature control is usually done by a carbonizing agent from visual verifications of the coal smoke. In addition, green wood time of drying, forecast production time and carbonization homogeneity are also variables to be controlled by the carbonizing agent. It means, this quality control is dependent the agent experience and is very inefficient. The main objective of this work is to use temperature measurement from thermocouple located in various points inside the kiln to establish a relationship between temperature and quality charcoal. In this sense, a control automatic procedure can, then, be developed. Due to the characteristic of the aggressive combustion medium, temperature data acquired from the thermocouples will be sent to be processed by a wireless net system. This measurement procedure with a statistical analysis represents an important tool to reduce the time of drying, pyrolysis and cooling. This procedure can also minimize the losses and increase the thermal efficiency considering the charcoal historical production of the plant analyzed. Another important consequence of this work is the contribution to reduce greenhouse effect gas emission. / A qualidade do carvão vegetal produzido em um forno é dependente dos procedimentos de controle de sua temperatura interna. Porém, na maioria das aplicações práticas, existem poucos modelos térmicos e o controle do processo, muitas vezes, é determinado pelas verificações visuais da fumaça por carbonizadores. Além disso, o tempo de secagem da madeira, o tempo da previsão de produção e homogeneidade da carbonização são também variáveis a serem controladas pelos carbonizadores. Isto significa que o controle da qualidade do carvão é diretamente dependente da experiência dos carbonizadores, mostrando-se ineficiente. No presente trabalho, os valores de temperaturas do processo de carbonização em fornos de alvenaria do tipo RAC 220 foram obtidos por sensores de temperatura pt100 localizados em vários pontos do forno e enviados para um sistema supervisório de monitoramento de temperatura desenvolvido, com o objetivo de se estabelecer uma relação entre a temperatura e a qualidade do carvão, para que futuramente seja desenvolvido um procedimento de controle automático. Os dados de temperatura coletados, são enviados para um sistema supervisório através uma comunicação sem fio, devido às condições adversas do meio. Este procedimento de medição com uma análise estatística representa uma ferramenta importante para a redução do tempo de secagem, pirólises e resfriamento. Este procedimento também pode minimizar as perdas e aumentar a eficiência térmica do forno quando analisada a produção histórica de carvão vegetal da planta. Outra conseqüência importante deste trabalho é a contribuição para redução da emissão de gás de efeito estufa. / Mestre em Engenharia Mecânica

Submitted by Omar Nonato (omar.nonato@saint-gobain.com) on 2012-07-26T11:58:29Z No. of bitstreams: 1 VALORIZAÇÃO DOS GASES DA CARBONIZAÇÃO DA MADEIRA VIA ROTA DE COMBUSTÃO.pdf: 1358413 bytes, checksum: 836ef646dc190719b246b4e3cc78345b (MD5) / Approved for entry into archive by Suzinei Teles Garcia Garcia (suzinei.garcia@fgv.br) on 2012-07-26T12:28:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 VALORIZAÇÃO DOS GASES DA CARBONIZAÇÃO DA MADEIRA VIA ROTA DE COMBUSTÃO.pdf: 1358413 bytes, checksum: 836ef646dc190719b246b4e3cc78345b (MD5) / Made available in DSpace on 2012-07-26T13:10:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VALORIZAÇÃO DOS GASES DA CARBONIZAÇÃO DA MADEIRA VIA ROTA DE COMBUSTÃO.pdf: 1358413 bytes, checksum: 836ef646dc190719b246b4e3cc78345b (MD5) Previous issue date: 2012-06-27 / The production of vegetable coal from planted forests has changed in a significant way the logistics of this activity by endowing its scale and setting the structure of production, made of furnaces and peripherals. The logic of furnaces constructed to have the front side of the logging and moving along with it inasmuch as the crop is carried out was abandoned. Since then, it has been sought a way to harness the energetic availability contained in the gases of carbonization, which is still unused, and having, at best, a very weak and marginal benefit. This dissertation presents a lay out proposal for the Charcoal Production Unit (CPU) of traditional rectangular kilns in masonry designed and positioned so as to enable its coupling into a system of collection and flaring of carbonization gases. After an exhaustive literature review and technical visits to Know about different carbonization technologies, the project was elaborated, aiming to eliminate the limitations identified in the traditional technologies currently in use by companies with industrial scale production, reducing losses and operational difficulties in order to and maximize the use of gases. It is characterized by a gas flow through only one chimney installed at the bottom of the furnace, it has air intakes from process in mini chambers which operate avoiding excess of air, excessive wood flaring and the consequent excessive generation of CO2 and methane –two greenhouse gases. It is recommended the flaring gas from the carbonization for subsequent use in electricity generation and/or drying the wood before carbonization. The results of the technical and production indicators (cycles and productivity of the furnaces, etc.) obtained so far in the plant in operation have confirmed the operability of the set of the new provision designed ovens. There was no loss of productivity of the furnaces caused by the new provision, and the changes in furnace design did not impact negatively on its operating performance. The productive capacity of the unit has been confirmed so far. We had frustrated our expectations to present in this dissertation the operational results of the furnaces along with the flaring system of the gases since there was considerable delay in the construction of it, preventing us from having them before the deadline for the submission of the dissertation. We present the concepts that led us to the decisionmaking to the new lay out and we propose the continuation of studies corroborating the economic viability of the operating system, as soon as it comes into operation. / A produção de carvão vegetal a partir de florestas plantadas mudou de forma determinante a logística desta atividade dotando-a de escala e fixando a estrutura de produção composta por fornos e periféricos. A lógica de se ter os fornos construídos ao lado das frentes de exploração florestal, e se deslocando junto com ela à medida em que a colheita é realizada foi abandonada. A partir de então, tem-se buscado uma forma de aproveitar a disponibilidade energética contida nos gases da carbonização, que segue sem uso, tendo quando muito um aproveitamento incipiente e marginal. Esta dissertação apresenta uma proposta de lay out para a Unidade de Produção de Carvão (UPC) de fornos retangulares tradicionais em alvenaria projetados e posicionados de forma a possibilitar seu acoplamento a um sistema de coleta e queima dos gases da carbonização. Após exaustiva pesquisa bibliográfica e visitas técnicas para conhecimento de diferentes tecnologias de carbonização, elaborou-se o projeto, com objetivo de eliminar as limitações identificadas nas tecnologias tradicionais em uso atualmente pelas empresas com produção em escala industrial, reduzindo as perdas e dificuldades operacionais para aproveitamento dos gases. É caracterizado pela saída dos gases somente por uma chaminé instalada no fundo do forno, possui entradas de ar do processo em minicâmaras, que atuam evitando excesso de ar, queima excessiva de madeira e consequente geração excessiva de CO2 e metano – dois gases causadores de efeito estufa. Preconiza-se a queima dos gases da carbonização para uso posterior em geração de energia elétrica e/ou secagem da madeira antes da carbonização. Os resultados dos indicadores técnicos (ciclos dos fornos e produtividade, etc.) e de produção obtidos até o momento na planta em operação vêm confirmando a operacionalidade do conjunto de fornos na nova disposição concebida. Não houve perda de produtividade dos fornos causada pela nova disposição, e as modificações no projeto do forno não impactaram negativamente em seu desempenho operacional. A capacidade produtiva da Unidade vem se confirmando até o momento. Tivemos frustradas nossas expectativas de já apresentar nesta dissertação os resultados operacionais dos fornos juntamente com os do sistema de queima dos gases dado que houve considerável atraso na construção do mesmo impedindo-nos de tê-los antes da data limite de entrega da dissertação. Apresentamos os conceitos que nos levaram à tomada de decisão para o novo lay out e propomos a continuidade dos estudos comprobatórios da viabilidade econômica operacional do sistema, tão logo ele entre em operação.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-12-20T11:19:21Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 4788088 bytes, checksum: 353ba660a90f58fce2d60664ad5ca308 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-20T11:19:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 4788088 bytes, checksum: 353ba660a90f58fce2d60664ad5ca308 (MD5) Previous issue date: 2003-12-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Caatinga é o termo genérico para designar um complexo de vegetação decídua e xerófila constituída de vegetais lenhosos, rica em cactáceas e brome- liáceas rígidas. Os recursos florestais da caatinga representam uma fonte de energia artesanal e industrial tradicional, sendo utilizado como lenha das padarias às fábricas de doces, das olarias às caieiras, das indústrias de torrefação de café ao consumo doméstico (urbana e rural). Apesar da importância da vegetação da caatinga como fonte de energia, ainda é grande a carência de informações, principalmente quanto ao aspecto tecnológico, ou seja, sobre as características da qualidade da madeira e do carvão produzido pelas espécies do semi-árido. Portanto, o objetivo deste estudo foi estabelecer a variabilidade da qualidade da madeira e do carvão como determinantes da discriminação das espécies Croton sonderianus Müll. Arg., Mimosa tenuiflora (Willd.) Poir. e Aspidospema pyrifolium Mart., de ocorrência no semi-árido do Nordeste do Brasil, e de Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden, usado como referência, tendo como elementos de avaliação as características dendrométricas, anatômicas e químicas da madeira, assim como os rendimentos dos produtos da carbonização, e as propriedades químicas e físicas do carvão vegetal. Foi também avaliada a decomposição térmica da madeira por meio de análises termogravimétrica e de calorimetria diferencial exploratória. Os resultados foram interpretados com o auxílio de análises univariadas (ANOVA e teste de média - teste de Tukey) e análises multivariadas, empregando o método de otimização de Tocher, com base na distância euclidiana média, nos componentes principais e nas análises discriminantes. Foi utilizada madeira de Croton sonderianus, Mimosa tenuiflora e Aspidosperma pyrifolium, provenientes de três localidades diferentes da microrregião de Patos – PB, e de Eucalyptus grandis, oriundo de três locali- dades diferentes, da microrregião de Viçosa – MG (área experimental de Cachoerinha e Silvicultura/UFV e em Belo Oriente – CENIBRA). A espécie Croton sonderianus apresenta poros predominantemente solitários, geminados e múltiplos em agrupamento radial; poros distribuídos em porosidade em anel semicircular; parênquima axial variando de paratraqueal escasso a apotraqueal difuso; raios predominantemente multisseriados e bisseriados, sendo menos freqüentes os unisseriados; fibras de paredes espessas e muito curtas. A espécie Mimosa tenuiflora apresenta poros predominantemente solitários, geminados e múltiplos em agrupamento radial; poros distribuídos em porosidade difusa uniforme; parênquima axial paratraqueal vasicêntrico, vasicêntrico confluente, aliforme e aliforme confluente; raios multisseriados, bisseriados e, menos freqüentemente, unisseriados; fibras de paredes espessas e muito curtas. A espécie Aspidosperma pyrifolium apresenta poros predominantemente solitários, ocorrendo também geminados e múltiplos em agrupamento radial; poros distribuídos em porosidade difusa uniforme; parênquima axial apotraqueal em faixas e difuso; raios predominantemente unisseriados, muito raramente com duas células; fibras de paredes espessas e muito curtas. O Eucalyptus grandis apresenta poros predominantemente solitários, ocorrendo também geminados e múltiplos em agrupamento radial; poros distribuídos em porosidade difusa; parênquima axial variável de paratraqueal escasso a paratraqueal vasicêntrico, pouco abundante; raios predominantemente unisseriados, ocorrendo também os bisseriados; fibras com paredes de espessura média e curtas. A característica que mais contribuiu para a distinção das espécies foi a porosidade. Pelas análises univariadas e multivariadas constatou-se que houve dissimilaridade entre as espécies e que as características dendrométricas e de qualidade da madeira são as principais responsáveis pela dissimilaridade entre as espécies. Dentre essas, a DBM e o volume apresentaram-se como características de maior importância na dissimilaridade. As características anatômicas mais importantes na dissimila- ridade foram o comprimento e a espessura da parede da fibra, e as menos relevantes foram a largura e a área de vaso. Dentre as características químicas, a mais importante foi o teor de holocelulose. Quando foram avaliadas as carac- terísticas de qualidade do carvão, constatou-se que as mais importantes para a dissimilaridade entre as espécies foram densidade aparente, teor de carbono fixo e densidade verdadeira. Com base nos resultados obtidos, pode-se concluir que as três espécies de ocorrência no semi-árido Nordestino apresentam boas caracte- rísticas para produção de carvão, tendo as espécies Mimosa tenuiflora e Aspidosperma pyrifolium apresentado o melhor resultado. / “Caatinga” (a stunted sparce forest) is a generic term to designate a complex of deciduous and xerophilous vegetation composed by woody plants, with many hard Cactaceae and Bromeliaceae. The forest resources of the Caatinga represent an energy source of traditional craftsmanship and industry, being used as fuelwood from bakeries to sweets factories, from earthenware factories to lime-burners, from coffee roasters industries to domestic stoves (urban and rural). Despite the importance of this vegetation as energy source there is still a great lack of information, mainly on the technologic aspect, that is, about the quality of wood and coal characteristics produced by species of the semi-arid. Therefore, the objective of this work was to establish the variability of the wood and coal quality determinants for the discrimination of the species Croton sonderianus Müll. Arg., Mimosa tenuiflora (Willd.) Poir. and Aspidospema pyrifolium Mart., which occur in the Northeastern Brazilian semi-arid, using as reference the specie Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden. The evaluation parameters were the dendrometric, anatomic and chemical characteristics of the wood, as well as the yields of the carbonization products and the chemical and physical properties of the charcoal. The thermal decomposition of the wood by means of thermogravimetric analyses and exploratory differential calorimetry were also evaluated. The results were interpreted with the help of univariate analyses (ANOVA and mean test – Tukey test), and multivariate analyses, using the Tocher optimization method, based on the mean Euclydean distance, on the main components and on the discriminant analyses. The woods of Croton sonderianus, Mimosa tenuiflora and Aspidosperma pyrifolium, from three different places of the microregion of Patos-PB, and Eucalyptus grandis, from three different places: microregion of Viçosa-MG (experimental area of Cachoeirinha and Silvicultura/UFV, and in Belo Oriente-CENIBRA-MG) were used. The wood of the species Croton sonderianus presents predominantly solitary, geminated and multiple porous in radial groups; porous distributed in a semi-ring porosity; axial parenchyma from scarce paratracheal to diffuse apotracheal; predominantly multiseriate and biseriate rays, being less frequent the uniseriate ones; very short fibers with thick walls. The wood of the species Mimosa tenuiflora presents predominantly solitary, geminated and multiple porous in radial groups; porous distributed in uniform diffuse porosity; axial parenchyma paratracheal vasicentric, confluent vasicentric, aliform and confluent aliform; multiseriate, biseriat rays and, less frequently, uniseriate ones; very short fibers with thick walls. The wood of the species Aspidosperma pyrifolium presents predominantly solitary porous, which also occur geminated and multiple in radial groups; porous distributed in uniform diffuse porosity; axial parenchyma apotracheal in strips and diffuse; predominantly uniseriate rays, very rarely with two cells; very short fibers with thick walls. The wood of the species Eucalyptus grandis presents predominantly solitary porous, which also occur geminated and multiple in radial groups; porous distributed in diffuse porosity; variable axial parenchyma from scarce paratracheal to vasicentric paratracheal, not abundant; predominantly uniseriate rays, also occurring the biseriate ones; very short fibers with thick walls. The characteristic that contributed the most for the distinction of the species was the porosity. Through the univariate and multivariate analyses it was found that there were dissimilarity among the species and that the dendrometric and wood quality characteristics are the main factors responsible by the dissimilarities among species. Among these, the DBM and the volume were the characteristics with greater importance for the dissimilarity. The anatomic characteristics with the greatest importance for the dissimilarity were the length thickness of the fiber walls, and the less significant were the vase width and area. Among the chemical characteristics, the most important one was the holocellulose content. When the charcoal quality characteristics were evaluated, it was found that the most important ones for the dissimilarity among species were the apparent density, fixed carbon content and actual density. Based on the results obtained, it can be concluded that the three species occurring in the Northeastern semi-arid present good characteristics for the coal production, and that the species Mimosa tenuiflora and Aspidospema pyrifolium showed the best results. / Não foi localizado o cpf do autor.

A indústria de ferro e aço corresponde a cerca de 8% das emissões globais de CO2. O carvão vegetal é uma alternativa existente ao uso de carvão fóssil e coque na indústria metalúrgica e é utilizado em alguns altos fornos no Brasil. Embora possua algumas vantagens em termos de maior reatividade e menor teor de cinzas em relação ao coque, o carvão vegetal possui baixa resistência mecânica e alta friabilidade, dificultando o transporte, manuseio e os processos. Não existem normas para avaliar a resistência à compressão de carvão vegetal, e os métodos existentes empregados em outras pesquisas consistem em preparar corpos de prova livres de defeitos e comprimi-los na direção das fibras. Por se tratar de um material com formato irregular, granular e anisotrópico, estes ensaios podem não revelar o comportamento de um leito de carvão vegetal, como um todo, quando sujeito a cargas compressivas. Isto pode não representar condições industriais, onde a carga sobre o carvão não é aplicada exclusivamente na direção das fibras, mas é aplicada de maneira aleatória. Esta dissertação propõe uma abordagem para se quantificar os efeitos da aplicação de cargas compressivas sobre um leito de carvão vegetal distribuído aleatoriamente. Isto representa uma tentativa de simular condições mais próximas das industriais, como ocorreria em um alto forno, em vez de fazer a análise de pedaços individuais de carvão. Foi montado um aparato consistindo em um tubo contendo um leito de carvão e com um êmbolo empurrado por máquina de ensaio universal. As experiências consistem em utilizar o aparato para realizar repetições de ensaios de compressão de carvão de tamanho inicial controlado. Assim, é obtida uma distribuição granulométrica em função da carga aplicada, que é classificada por peneiramento e pesagem. A partir disto, a distribuição granulométrica é analisada de forma qualitativa e quantitativa com uso de ferramentas estatísticas. Através dos índices de quebra e sobrevivência, o método produz resultados reprodutíveis com número de repetições suficiente. Desta forma, é possível prever o comportamento de um leito de carvão vegetal sob compressão. / The iron- and steel industry is responsible for about 8% of the total global CO2 emissions. Charcoal is an existing alternative to the use of coal and coke in the metallurgical industry and is used in some blast furnaces in Brazil. Although it has some advantages against coke in terms of higher reactivity and lower ash contents, charcoal has inherently low mechanical strength and high friability, imposing difficulties to its transportation, handling and use in processes. There are no standards to evaluate charcoal compression strength, and the existing methods used in other researches consist in using prepared specimens and compressing them in the direction of the fibres. As charcoal is irregular shaped, granular and anisotropic, these tests may not reveal the behaviour of a charcoal bed, as a whole, when undergoing compressive loads. This may not relate to industrial conditions, where the load on charcoal is not exclusively applied on the direction of the fibres, but is randomly applied instead. This dissertation proposes an approach to quantify the effects of applying load on randomly distributed bulk charcoal. This represents an attempt of simulating conditions similar to what is expected in the industrial practice, such as in a blast furnace, rather than analysing individual pieces of charcoal. An apparatus has been prepared consisting of a tube and a piston that is pushed by an universal test machine. The experiments consist in carrying out repeated tests of compression of controlled sized charcoal with the apparatus. A particle size distribution is obtained as a function of the applied load, which is then classified by screening and weighing. Based on that, the particle size distribution is analysed both qualitative and quantitatively by using statistical tools. By means of the friability and survivability indexes, the method generates reproducible results with a sufficient number of repeats. In this way, it is possible to predict the behaviour of charcoal bulk under compression.

A primeira década do século XXI marcou a introdução e consolidação de novas tecnologias e novas formas de organização e gestão do trabalho no processo produtivo do carvão vegetal proveniente da silvicultura do eucalipto na região norte de Minas Gerais estado que concentrou 83% da produção nacional de carvão oriundo de florestas plantadas no ano de 2013. O presente estudo pretende oferecer uma contribuição ao entendimento dessas transformações, especialmente das relações de trabalho no setor, considerando a imbricação entre o velho e o novo, entre o arcaico e o moderno, presente na nova estrutura organizacional dessa cadeia produtiva. Para tanto, recorreu-se à perspectiva da sociologia do trabalho, especialmente abordagens sobre o pós-fordismo. Enfatiza-se a articulação entre as transformações no plano microorganizacional com modificações econômicas que extrapolam o âmbito estrito/restrito do chão de fábrica. A tese constatou que a trajetória do capitalismo na região, que condicionou a precariedade das relações de trabalho fundamentada em particularidades historicamente produzidas a partir da sua vinculação com a expansão do capital originário de regiões mais desenvolvidas , não possibilitou o surgimento de agentes locais (especialmente, trabalhadores e sindicatos) capazes de influenciar o processo de modernização do setor. A região integra o circuito capitalista de forma dependente, embora com regulações mitigadoras dos efeitos (socioambientais) deletérios dessa cadeia produtiva, com vistas à redução dos custos de produção do ferro-gusa e ferroligas. A produção de carvão vegetal no norte de Minas Gerais, que reflete e reforça a dependência histórica da região, é articulada ao novo contexto da produção, instaurando novos dilemas/precariedade que conectam o velho/arcaico e o novo nas relações de trabalho. / The first decade of the 21st century marked the introduction and consolidation of new technologies and new forms of organization and work management in the productive process of charcoal from eucalyptus forestry in the northern region of Minas Gerais - state that concentrated 83% of the national production of charcoal from \"planted forests\" in 2013. This study aims to offer a contribution to the understanding of these transformations, especially the labor relations in the sector, considering the imbrication between \"old\" and \"new\", archaic and modern, present in the \"new\" organizational structure of this production chain. For this purpose, it was used the perspective of the sociology of work, especially approaches about post-Fordism. It emphasizes the link between changes in micro-organizational plan with economic changes that goes beyond the strict/restricted scope of the \"factory floor\". The thesis found that the trajectory of capitalism in the region, which conditioned the precariousness of labor relations - based on features historically produced from its connection with the expansion of capital originated from developed regions - did not allow the emergence of local agents (especially laborers and unions) capable of influencing the modernization process of the sector. The region is part of the capitalist circuit in a dependent way, although with mitigating regulations of harmful effects (socio-environmental) of this production chain, in view of the reduction of pig iron and iron alloys production costs. The production of charcoal in northern Minas Gerais, which reflects and reinforces the historical dependence of the region, is linked to the new context of production, introducing new dilemmas/precariousness that connect old/archaic and new in labor relations.

Proveniente do processo de pirólise, o biochar é constituído por elevado teor de carbono, em estruturas que são responsáveis pela elevada resistência à degradação. O material vem sendo objeto de estudo por seus diversos usos e benefícios que oferece ao ambiente. Quando aplicado ao solo traz melhorias relacionadas às propriedades químicas, físicas e microbiológicas do mesmo, além de ser ferramenta para o sequestro de carbono, alternativa para disposição de resíduos orgânicos com concomitante produção de energia. Entretanto, as propriedades químicas e físicas dos biochars variam grandemente devido à diversidade de matérias-primas e das condições de produção. O presente estudo visou avaliar a variação das propriedades físicas, químicas e morfológicas do biochar e a influência da matéria-prima e da temperatura de pirólise na caracterização final do produto. Para tanto, foram produzidos biochars oriundos da combinaçao de quatro temperaturas (350, 450, 550 e 650 °C) e de quatro matérias-primas (palha de cana-de-açúcar, casca de arroz, dejeto de galinha e serragem). Em todos os produtos e materiais de origem foram feitas avaliações de pH, condutividade elétrica (C.E.), capacidade de troca catiônica (CTC), teor de carbono (C), nitrogênio (N), hidrogênio (H), material volátil e cinzas, teor de nutrientes, além de avaliação de espectroscopia através de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), análise de morfologia por Microscopia Eletrônica de Varredura, análise de termogravimetria e teores de lignina celulose e hemicelulose. Constatou-se variação de algumas proprieades químicas como os teores de C, H, O, materiais voláteis, cinzas, carbono fixo, índice pH, condutividade elétrica e capacidade de troca catiônica com maior influência da temperatura de pirólise. O teor inicial de macro e micronutrientes presentes nas matérias-primas apresentou maior influência na variação das concentrações desses nutrientes nos biochars. De forma geral observou-se aumento da estabilidade química nos diferentes biochars com a elevação da temperatura de pirólise. A recalcitrância dos biochars confere-lhes persitência no solo e é confirmada pelo aumento dos teores de C e diminuição da emissão de CO2 nos tratamentos com adição desses materiais em comparação com adição de suas respectivas matérias-primas. Ademais, a contribuição dos biochars para elevação no pH do solo é de fundamental importância para sua adoção na agricultura sob o ponto de vista de fertilidade do solo. / A product of pyrolysis, biochar is a carbon rich material and its structure is responsible for the high resistance to degradation. Biochar is an interesting object of study due to its diverse applications and amendments to the environment. When applied to the soil, it is able to enhance soil physical, chemical and microbiological properties. It is also pointed as an instrument to sequester carbon and an alternative disposal for organic residues as well as energy source. However, the resultant properties of biochar vary greatly considering the diverse options of feedstocks combined with the contrasting production conditions used to obtain the final product. The present study aimed the evaluation of the different chemical and physical properties within a range of diverse biochars, and the assessment of feedstock or pyrolysis temperature mediated changes. The biochars produced combined pyrolysis temperatures (350, 450, 550 and 650 °C) with four feedstocks (sugar cane straw, rice husk, poultry manure and sawdust). In order to assess biochar properties and the temperature or feedstock mediated changes, several analysis were performed in the feedstock and biochars produced. The analysis included pH, cation exchange capacity, carbon, nitrogen and hydrogen content, proximate analysis, nutrient content, as well as spectroscopy performances such as Fourier Transformed Infrared (FTIR), morphological assessment through Scanning Electron Microscopy (SEM), termogravimetric analysis and lignin, cellulose and hemicellulose contents. The results suggests that temperature influenced greatly some of the chemical properties assessed, such as the contents of C, H, O, volatile matter, ash, fixed C, pH, electrical conductivity, cation exchange capacity. Feedstocks initial macro and micronutrient contents exhibited more influence in the variation of these elements in the biochars. In general, there was an increase in chemical stability in the different biochars with increasing pyrolysis temperature. The high recalcitrance found in biochars enable them to persist within the soil, which was confirmed by the increased levels of C content and decreased CO2 emissions when biochars addition was compared with their feedstocks addition to soils. Moreover, the contribution of biochar in increasing soil pH is very important from a soil fertility standpoint.