O presente trabalho tem como objetivo geral avaliar a viabilidade técnica da utilização de carvões provenientes da Jazida de Chico-Lomã para a produção de coque de alto-forno. Numa primeira etapa foi realizada uma ampla caracterização, sob o ponto de vista do processo de coqueificação, de amostras de carvões retiradas da 2a e 6a camadas dessa jazida (denominados CL2 e CL6) . Foi verificado que esses carvões apresentavam fracas propriedades aglutinantes devido a seu baixo grau de carbonificaçào e alto teor de componentes inertes para a coqueificação. Portanto, o aproveitamento dos carvões CL2 e CL6 para a produção de coque foi efetivado através da sua participação em mistura de carvões coqueificantes. Isso foi conduzido de duas formas, através de ensaios denominados de substituição e de adição. No primeiro caso foram substituídos determinados carvões da mistura-base de coqueificação enquanto no segundo, foram adicionadas quantidades crescentes dos carvões CL2 e CL6. A fim de avaliar a influência desses carvões sobre a estrutura e as propriedades dos coques produzidos em um fomo-piloto de carbonização, foram utilizados ensaios rotineiros da indústria siderúrgica e técnicas de caracterização da estrutura de materiais carbonosos. A substituição de um carvão importado de propriedades similares, num teor de 10%, pelo CL2. proporcionou uma significativa melhoria em todas as propriedades do coque. Dos ensaios de resistência mecânica empregados, somente o ensaio de resistência em tambor detectou uma queda considerada significativa a partir de 10% de adição. Foi verificado que a adição dos carvões de Chico-Lomã agiu no sentido de um aumento pronunciado da reatividade dos coques produzidos e, por conseqüência da diminuição da resistência após a reação do coque, a partir de 5% de adição. Isto foi atribuído ao ataque preferencial do CO2 aos componentes isotrópicos e inertes do coque. Um melhor aproveitamento do carvão de Chico-Lomã na composição do coque seria possível através da otimização da sua interação com a mistura-base. / The present work has as general target to evaluate the technical viability of the use of coals from Chico-Lomã Coalfield for the blast-furnace coke production. In a first stage a wide characterisation of samples from two seams at the Chico-Lomã Coalfield (named CL2 and CL6) was carried out, under the point of view of the cokemaking process. It was verified that those coais presented weak caking properties due to its low rank degree and high inert components. Therefore, the use of the CL2 and CL6 coals for the coke production was done through to its participation in blends of coking coals, in experiments named substitution and addition. In the first case certain coals of the blend was substituted for the CL coals, while in the second, increasing amounts of the CL coals were added in the original blend. In this sense, a complete characterisation of the blends that included them was done. Afterwards, the cokes produced in a pilot-scale oven were evaluated and their properties were correlated to their structures. The substitution of an imported coal of similar properties, in a content of 10%, for the CL2, provided a significant improvement in all the properties of the coke. The chemical composition of cokes with CL2 and CL6 addition wasn't substantially altered. From all tests of mechanical strength, only the DI presented a light fall, proportional to the amount of CL added to the coai blend. The addition of CL coals acted mainly in the sense of causing an accentuated increase in reactivity (CRJ) and, as a consequence, a depletion in coke strength after reaction (CSR), dueto changes in the coke texture. It's possible to use significant amounts ofthe Chico-Lomã coals in coke production, since the coal blend is optimised in function of these coais.

O presente trabalho tem como objetivo geral avaliar a viabilidade técnica da utilização de carvões provenientes da Jazida de Chico-Lomã para a produção de coque de alto-forno. Numa primeira etapa foi realizada uma ampla caracterização, sob o ponto de vista do processo de coqueificação, de amostras de carvões retiradas da 2a e 6a camadas dessa jazida (denominados CL2 e CL6) . Foi verificado que esses carvões apresentavam fracas propriedades aglutinantes devido a seu baixo grau de carbonificaçào e alto teor de componentes inertes para a coqueificação. Portanto, o aproveitamento dos carvões CL2 e CL6 para a produção de coque foi efetivado através da sua participação em mistura de carvões coqueificantes. Isso foi conduzido de duas formas, através de ensaios denominados de substituição e de adição. No primeiro caso foram substituídos determinados carvões da mistura-base de coqueificação enquanto no segundo, foram adicionadas quantidades crescentes dos carvões CL2 e CL6. A fim de avaliar a influência desses carvões sobre a estrutura e as propriedades dos coques produzidos em um fomo-piloto de carbonização, foram utilizados ensaios rotineiros da indústria siderúrgica e técnicas de caracterização da estrutura de materiais carbonosos. A substituição de um carvão importado de propriedades similares, num teor de 10%, pelo CL2. proporcionou uma significativa melhoria em todas as propriedades do coque. Dos ensaios de resistência mecânica empregados, somente o ensaio de resistência em tambor detectou uma queda considerada significativa a partir de 10% de adição. Foi verificado que a adição dos carvões de Chico-Lomã agiu no sentido de um aumento pronunciado da reatividade dos coques produzidos e, por conseqüência da diminuição da resistência após a reação do coque, a partir de 5% de adição. Isto foi atribuído ao ataque preferencial do CO2 aos componentes isotrópicos e inertes do coque. Um melhor aproveitamento do carvão de Chico-Lomã na composição do coque seria possível através da otimização da sua interação com a mistura-base. / The present work has as general target to evaluate the technical viability of the use of coals from Chico-Lomã Coalfield for the blast-furnace coke production. In a first stage a wide characterisation of samples from two seams at the Chico-Lomã Coalfield (named CL2 and CL6) was carried out, under the point of view of the cokemaking process. It was verified that those coais presented weak caking properties due to its low rank degree and high inert components. Therefore, the use of the CL2 and CL6 coals for the coke production was done through to its participation in blends of coking coals, in experiments named substitution and addition. In the first case certain coals of the blend was substituted for the CL coals, while in the second, increasing amounts of the CL coals were added in the original blend. In this sense, a complete characterisation of the blends that included them was done. Afterwards, the cokes produced in a pilot-scale oven were evaluated and their properties were correlated to their structures. The substitution of an imported coal of similar properties, in a content of 10%, for the CL2, provided a significant improvement in all the properties of the coke. The chemical composition of cokes with CL2 and CL6 addition wasn't substantially altered. From all tests of mechanical strength, only the DI presented a light fall, proportional to the amount of CL added to the coai blend. The addition of CL coals acted mainly in the sense of causing an accentuated increase in reactivity (CRJ) and, as a consequence, a depletion in coke strength after reaction (CSR), dueto changes in the coke texture. It's possible to use significant amounts ofthe Chico-Lomã coals in coke production, since the coal blend is optimised in function of these coais.

O presente trabalho tem como objetivo geral avaliar a viabilidade técnica da utilização de carvões provenientes da Jazida de Chico-Lomã para a produção de coque de alto-forno. Numa primeira etapa foi realizada uma ampla caracterização, sob o ponto de vista do processo de coqueificação, de amostras de carvões retiradas da 2a e 6a camadas dessa jazida (denominados CL2 e CL6) . Foi verificado que esses carvões apresentavam fracas propriedades aglutinantes devido a seu baixo grau de carbonificaçào e alto teor de componentes inertes para a coqueificação. Portanto, o aproveitamento dos carvões CL2 e CL6 para a produção de coque foi efetivado através da sua participação em mistura de carvões coqueificantes. Isso foi conduzido de duas formas, através de ensaios denominados de substituição e de adição. No primeiro caso foram substituídos determinados carvões da mistura-base de coqueificação enquanto no segundo, foram adicionadas quantidades crescentes dos carvões CL2 e CL6. A fim de avaliar a influência desses carvões sobre a estrutura e as propriedades dos coques produzidos em um fomo-piloto de carbonização, foram utilizados ensaios rotineiros da indústria siderúrgica e técnicas de caracterização da estrutura de materiais carbonosos. A substituição de um carvão importado de propriedades similares, num teor de 10%, pelo CL2. proporcionou uma significativa melhoria em todas as propriedades do coque. Dos ensaios de resistência mecânica empregados, somente o ensaio de resistência em tambor detectou uma queda considerada significativa a partir de 10% de adição. Foi verificado que a adição dos carvões de Chico-Lomã agiu no sentido de um aumento pronunciado da reatividade dos coques produzidos e, por conseqüência da diminuição da resistência após a reação do coque, a partir de 5% de adição. Isto foi atribuído ao ataque preferencial do CO2 aos componentes isotrópicos e inertes do coque. Um melhor aproveitamento do carvão de Chico-Lomã na composição do coque seria possível através da otimização da sua interação com a mistura-base. / The present work has as general target to evaluate the technical viability of the use of coals from Chico-Lomã Coalfield for the blast-furnace coke production. In a first stage a wide characterisation of samples from two seams at the Chico-Lomã Coalfield (named CL2 and CL6) was carried out, under the point of view of the cokemaking process. It was verified that those coais presented weak caking properties due to its low rank degree and high inert components. Therefore, the use of the CL2 and CL6 coals for the coke production was done through to its participation in blends of coking coals, in experiments named substitution and addition. In the first case certain coals of the blend was substituted for the CL coals, while in the second, increasing amounts of the CL coals were added in the original blend. In this sense, a complete characterisation of the blends that included them was done. Afterwards, the cokes produced in a pilot-scale oven were evaluated and their properties were correlated to their structures. The substitution of an imported coal of similar properties, in a content of 10%, for the CL2, provided a significant improvement in all the properties of the coke. The chemical composition of cokes with CL2 and CL6 addition wasn't substantially altered. From all tests of mechanical strength, only the DI presented a light fall, proportional to the amount of CL added to the coai blend. The addition of CL coals acted mainly in the sense of causing an accentuated increase in reactivity (CRJ) and, as a consequence, a depletion in coke strength after reaction (CSR), dueto changes in the coke texture. It's possible to use significant amounts ofthe Chico-Lomã coals in coke production, since the coal blend is optimised in function of these coais.

Submitted by Stéfany Moreira (stemellra@yahoo.com.br) on 2013-03-11T15:43:47Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_OtimizaçãoMisturaCarvões.pdf: 3528700 bytes, checksum: 35324658e4d80f6a00e239599be4ddc8 (MD5) / Approved for entry into archive by Neide Nativa (neide@sisbin.ufop.br) on 2013-03-15T15:02:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_OtimizaçãoMisturaCarvões.pdf: 3528700 bytes, checksum: 35324658e4d80f6a00e239599be4ddc8 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-03-15T15:02:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_OtimizaçãoMisturaCarvões.pdf: 3528700 bytes, checksum: 35324658e4d80f6a00e239599be4ddc8 (MD5) Previous issue date: 2011 / O coque é um produto intermediário numa usina integrada. É produzido a partir de misturas de carvões metalúrgicos, formuladas para atender tanto as condições operacionais do processo de coqueificação como os requisitos de qualidade do processo de produção de gusa. O carvão metalúrgico, indispensável em usinas integradas a coque, é uma matéria-prima essencial para a siderurgia brasileira, tanto pelo volume de material envolvido como também pelo seu impacto nos custos de produção do aço. Os desafios envolvem vários processos, tais como compra, transporte marítimo, descarregamento nos portos, custos de frete, estocagem nos pátios das empresas, formação de misturas de carvões e abastecimento das coquerias. Este trabalho trata da otimização e planejamento da mistura de carvões na produção de coque metalúrgico. As ferramentas desenvolvidas permitem várias simulações de misturas, encontrando soluções otimizadas em cada uma delas. Isto certamente facilita a tomada de decisão de maneira rápida. Para tanto foram desenvolvidos e implementados modelos de otimização baseados em programação linear, utilizando-se os algoritmos Simplex e Dual- Simplex. Os resultados comprovaram a eficiência e a potencialidade do programa na minimização dos custos da mistura de carvões. __________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: Coke is an intermediate product in a steel plant. It is produced from metallurgical coal blends formulated to meet both the operational conditions of the coking process as the quality requirements of the production process of hot metal. The metallurgical coal, which is essential in integrated coke is an essential raw material for the Brazilian steel industry, both by the volume of material involved but also by its impact on production costs of steel. The challenges involve several processes, such as purchasing, shipping, unloading in ports, freight costs, storage on the patios of companies, formation of mixtures of coal and supply of coke. This work deals with optimization and planning of the mix of coals in the production of metallurgical coke. The tools developed allow multiple simulations of mixtures, finding optimal solutions in each. This certainly facilitates the decision making quickly. Therefore, we developed and implemented optimization models based on linear programming, using the algorithms Simplex and Dual Simplex. The results proved the efficiency and capability of the program in reducing costs of mixing coals.

A reutilização de resíduos e sua destinação são desafios seguidamente enfrentados na indústria. Por ser extensa e empregar uma grande variedade de processos, matérias-primas e insumos, a cadeia do aço se beneficia por ter ampla flexibilidade e diversas possibilidades de reintrodução de compostos em sua rota de fabricação. Resíduos carbonosos, por exemplo, podem ser parcialmente usados em misturas de carvões no processo de coqueificação dependendo do tamanho e da composição química. Este trabalho, teve como objetivo, avaliar a influência da adição de moinha de carvão vegetal em uma mistura de carvões para a produção de coques em forno piloto de coqueificação e determinar os teores máximos de incorporação suportados pela mistura, avaliando parâmetros de qualidade do coque. Para isso, a moinha de carvão vegetal de eucalipto foi introduzida em duas frações granulométricas distintas, uma composta por partículas mais grosseiras (fração G) e outra composta por partículas mais finas (fração F), e caracterizado juntamente com a mistura utilizada. Posteriormente, os coques produzidos em forno piloto também foram caracterizados através de diversas análises: imediata, elementar, área superficial, porosidade, textura óptica, reatividade em termobalança, CRI/CSR e DI150/15. Os resultados atingidos mostraram que inserção da fração G de moinha comprometeu menos os parâmetros de qualidade dos coques com carvão vegetal. Teores de até 3% de moinha foram suportados para essa distribuição de tamanho de partícula enquanto que para a fração F, somente 1%. Outro fator observado foi que os coques produzidos com adição de moinha de carvão vegetal não tiveram queda significativa no teor de enxofre, a exceção da amostra contendo 10% de carvão vegetal na fração G. Em todas as amostras com moinha de carvão vegetal também foi possível notar o aumento da área superficial em relação ao coque de referência. Os testes termogravimétricos dinâmicos também trouxeram informações relevantes a respeito das temperaturas e taxas aparentes de reações dos coques feitos com moinha de carvão vegetal. / The reuse of waste materials and its destination are challenges continuously faced for industry. For being far-flung and apply a huge variety of process, raw materials and inputs, the steel supply chain benefits from having a high flexibility and many possibilities of reintroducing compounds in its manufacturing route. For example, carbonaceous materials can be used partially in coal blends for cokemaking process depending on particle size and chemical composition. The current work aimed to evaluate the influence of adding fine charcoal to a coal blend for coke production in a pilot oven and to determine the maximum content tolerated for the blend, assessing coke quality parameters. For this, a eucalyptus charcoal residue was introduced in two different size distributions, one composed of coarser particles (fraction G) and another of finer (fraction F), and characterized together with the coal blend used. Afterwards, the cokes produced in pilot oven were also characterized through several analyzes: proximate, ultimate, surface area, porosity, optical texture, reactivity on thermobalance, CRI/CSR e DI150/15. The results achieved showed that the insertion of charcoal on fraction G compromised less the quality parameters of cokes with charcoal. Contents up to 3% of charcoal were tolerated for this particle size distribution while for fraction F, only 1%. Another point noticed was that the coke produced with charcoal addition had no significant drop on sulfur content, with the exception of the coke sample with 10% of charcoal and fraction G. In all samples with charcoal it was also possible to see an increase on surface area in relation to the reference coke. The dynamic thermogravimetric tests also provided relevant information regarding to the temperatures and apparent reaction rates of cokes made with charcoal.

A reutilização de resíduos e sua destinação são desafios seguidamente enfrentados na indústria. Por ser extensa e empregar uma grande variedade de processos, matérias-primas e insumos, a cadeia do aço se beneficia por ter ampla flexibilidade e diversas possibilidades de reintrodução de compostos em sua rota de fabricação. Resíduos carbonosos, por exemplo, podem ser parcialmente usados em misturas de carvões no processo de coqueificação dependendo do tamanho e da composição química. Este trabalho, teve como objetivo, avaliar a influência da adição de moinha de carvão vegetal em uma mistura de carvões para a produção de coques em forno piloto de coqueificação e determinar os teores máximos de incorporação suportados pela mistura, avaliando parâmetros de qualidade do coque. Para isso, a moinha de carvão vegetal de eucalipto foi introduzida em duas frações granulométricas distintas, uma composta por partículas mais grosseiras (fração G) e outra composta por partículas mais finas (fração F), e caracterizado juntamente com a mistura utilizada. Posteriormente, os coques produzidos em forno piloto também foram caracterizados através de diversas análises: imediata, elementar, área superficial, porosidade, textura óptica, reatividade em termobalança, CRI/CSR e DI150/15. Os resultados atingidos mostraram que inserção da fração G de moinha comprometeu menos os parâmetros de qualidade dos coques com carvão vegetal. Teores de até 3% de moinha foram suportados para essa distribuição de tamanho de partícula enquanto que para a fração F, somente 1%. Outro fator observado foi que os coques produzidos com adição de moinha de carvão vegetal não tiveram queda significativa no teor de enxofre, a exceção da amostra contendo 10% de carvão vegetal na fração G. Em todas as amostras com moinha de carvão vegetal também foi possível notar o aumento da área superficial em relação ao coque de referência. Os testes termogravimétricos dinâmicos também trouxeram informações relevantes a respeito das temperaturas e taxas aparentes de reações dos coques feitos com moinha de carvão vegetal. / The reuse of waste materials and its destination are challenges continuously faced for industry. For being far-flung and apply a huge variety of process, raw materials and inputs, the steel supply chain benefits from having a high flexibility and many possibilities of reintroducing compounds in its manufacturing route. For example, carbonaceous materials can be used partially in coal blends for cokemaking process depending on particle size and chemical composition. The current work aimed to evaluate the influence of adding fine charcoal to a coal blend for coke production in a pilot oven and to determine the maximum content tolerated for the blend, assessing coke quality parameters. For this, a eucalyptus charcoal residue was introduced in two different size distributions, one composed of coarser particles (fraction G) and another of finer (fraction F), and characterized together with the coal blend used. Afterwards, the cokes produced in pilot oven were also characterized through several analyzes: proximate, ultimate, surface area, porosity, optical texture, reactivity on thermobalance, CRI/CSR e DI150/15. The results achieved showed that the insertion of charcoal on fraction G compromised less the quality parameters of cokes with charcoal. Contents up to 3% of charcoal were tolerated for this particle size distribution while for fraction F, only 1%. Another point noticed was that the coke produced with charcoal addition had no significant drop on sulfur content, with the exception of the coke sample with 10% of charcoal and fraction G. In all samples with charcoal it was also possible to see an increase on surface area in relation to the reference coke. The dynamic thermogravimetric tests also provided relevant information regarding to the temperatures and apparent reaction rates of cokes made with charcoal.

O crescente aumento dos preços de carvões de alta qualidade para a coqueificação e sua escassez em todo o mundo tem levado produtores de coque a buscar novas alternativas para a composição de suas misturas. No entanto, mudanças na matriz das misturas de carvões devem ser acompanhadas pela manutenção da qualidade do coque. O presente estudo teve como objetivo geral avaliar a influência do uso de um carvão colombiano médio volátil com alta heterogeneidade, bem como carvões de baixo e alto volátil americanos na qualidade do coque. Para isso esses três carvões e mais dois carvões médio volátil, tipicamente utilizados na produção de coque, foram caracterizados e submetidos a carbonização. Assim foram produzidos em forno piloto (250 kg) coques a partir dos carvões individuais e de três séries de misturas. A caracterização dos coques produzidos foi realizada através de sua análise química, (análises imediata e enxofre), textura óptica, porosidade, resistência mecânica a frio (DI e tambor “I”) e reatividade (CRI e termobalança). Os resultados obtidos apontam que nas condições avaliadas o uso de carvão colombiano em detrimento de carvões de médio volátil teve pouca influência sobre a qualidade do coque até percentuais de 30%, enquanto aumentos maiores afetaram de forma negativa a qualidade do coque. Os limites máximos encontrados para a substituição dos carvões de médio volátil pelos carvões de alto e baixo volátil foram de 30 e 10%, respectivamente. Além disso, foram encontradas e discutidas as relações entre a textura óptica dos coques e sua reatividade, onde a reatividade dos coques aumentou com a diminuição do tamanho da textura óptica dos coques. Verificou-se também que o teste de reatividade em termobalança é uma boa alternativa para a caracterização da reatividade de coques, podendo ser correlacionado a testes padronizados (CRI). O modelo aditivo para a estimativa da textura óptica do coque,com base nos parâmetros dos coques individuais, mostrou uma boa correlação entre os dados experimentais e calcula dos e pode ser usado como uma ferramenta para ajudar na otimização de misturas de carvões. / The increasing price of prime coking coals and their scarcity worldwide have leaded the coke producers to look for alternative ways to compose their coal blends. However, any changes in coal blends should be done follow by the maintenance of the coke quality. The main objective of the present study was to assess the influence of a medium volatile Colombian coal of high heterogeneity, as well as low and high volatile American coals on coke quality. For this propose one Colombian coal of high heterogeneity and four coals typically used as components of coking blends were characterized and submitted to carbonization. Thus, cokes from single coals and three different series of coal blends were produced in a pilot scale coke oven (250kg). Coke characterization was performed by chemical analysis (proximate and sulfur analysis) ,determination of coke optical texture , porosity, mechanical strength tests (DI and I-Type Coke Tumbler) and reactivity tests (thermobalance and CRI)conditions evaluated using. The results showed that the substitution of medium volatile coals by Colombian coal had slight influence on coke quality for percentages equal to or below 30%, whilst further additions had a negative effect on coke quality. The maximum limits found for the replacement of medium volatile for low and high volatile coals were 10 and 30%, respectively. Moreover, the relationship between coke optical texture and reactivity was found and discussed, where coke reactivity increased with decreasing size of the optical texture components. It was also found that the reactivity test carried out in thermobalance is a good alternative for the characterization of coke reactivity and it can be correlated with standardized tests (CRI). The additive model to estimate coke texture, based in individual cokes, showed a good agreement between experimental and calculated data and can be used as a tool to help in the blend composition process.

A reutilização de resíduos e sua destinação são desafios seguidamente enfrentados na indústria. Por ser extensa e empregar uma grande variedade de processos, matérias-primas e insumos, a cadeia do aço se beneficia por ter ampla flexibilidade e diversas possibilidades de reintrodução de compostos em sua rota de fabricação. Resíduos carbonosos, por exemplo, podem ser parcialmente usados em misturas de carvões no processo de coqueificação dependendo do tamanho e da composição química. Este trabalho, teve como objetivo, avaliar a influência da adição de moinha de carvão vegetal em uma mistura de carvões para a produção de coques em forno piloto de coqueificação e determinar os teores máximos de incorporação suportados pela mistura, avaliando parâmetros de qualidade do coque. Para isso, a moinha de carvão vegetal de eucalipto foi introduzida em duas frações granulométricas distintas, uma composta por partículas mais grosseiras (fração G) e outra composta por partículas mais finas (fração F), e caracterizado juntamente com a mistura utilizada. Posteriormente, os coques produzidos em forno piloto também foram caracterizados através de diversas análises: imediata, elementar, área superficial, porosidade, textura óptica, reatividade em termobalança, CRI/CSR e DI150/15. Os resultados atingidos mostraram que inserção da fração G de moinha comprometeu menos os parâmetros de qualidade dos coques com carvão vegetal. Teores de até 3% de moinha foram suportados para essa distribuição de tamanho de partícula enquanto que para a fração F, somente 1%. Outro fator observado foi que os coques produzidos com adição de moinha de carvão vegetal não tiveram queda significativa no teor de enxofre, a exceção da amostra contendo 10% de carvão vegetal na fração G. Em todas as amostras com moinha de carvão vegetal também foi possível notar o aumento da área superficial em relação ao coque de referência. Os testes termogravimétricos dinâmicos também trouxeram informações relevantes a respeito das temperaturas e taxas aparentes de reações dos coques feitos com moinha de carvão vegetal. / The reuse of waste materials and its destination are challenges continuously faced for industry. For being far-flung and apply a huge variety of process, raw materials and inputs, the steel supply chain benefits from having a high flexibility and many possibilities of reintroducing compounds in its manufacturing route. For example, carbonaceous materials can be used partially in coal blends for cokemaking process depending on particle size and chemical composition. The current work aimed to evaluate the influence of adding fine charcoal to a coal blend for coke production in a pilot oven and to determine the maximum content tolerated for the blend, assessing coke quality parameters. For this, a eucalyptus charcoal residue was introduced in two different size distributions, one composed of coarser particles (fraction G) and another of finer (fraction F), and characterized together with the coal blend used. Afterwards, the cokes produced in pilot oven were also characterized through several analyzes: proximate, ultimate, surface area, porosity, optical texture, reactivity on thermobalance, CRI/CSR e DI150/15. The results achieved showed that the insertion of charcoal on fraction G compromised less the quality parameters of cokes with charcoal. Contents up to 3% of charcoal were tolerated for this particle size distribution while for fraction F, only 1%. Another point noticed was that the coke produced with charcoal addition had no significant drop on sulfur content, with the exception of the coke sample with 10% of charcoal and fraction G. In all samples with charcoal it was also possible to see an increase on surface area in relation to the reference coke. The dynamic thermogravimetric tests also provided relevant information regarding to the temperatures and apparent reaction rates of cokes made with charcoal.

O crescente aumento dos preços de carvões de alta qualidade para a coqueificação e sua escassez em todo o mundo tem levado produtores de coque a buscar novas alternativas para a composição de suas misturas. No entanto, mudanças na matriz das misturas de carvões devem ser acompanhadas pela manutenção da qualidade do coque. O presente estudo teve como objetivo geral avaliar a influência do uso de um carvão colombiano médio volátil com alta heterogeneidade, bem como carvões de baixo e alto volátil americanos na qualidade do coque. Para isso esses três carvões e mais dois carvões médio volátil, tipicamente utilizados na produção de coque, foram caracterizados e submetidos a carbonização. Assim foram produzidos em forno piloto (250 kg) coques a partir dos carvões individuais e de três séries de misturas. A caracterização dos coques produzidos foi realizada através de sua análise química, (análises imediata e enxofre), textura óptica, porosidade, resistência mecânica a frio (DI e tambor “I”) e reatividade (CRI e termobalança). Os resultados obtidos apontam que nas condições avaliadas o uso de carvão colombiano em detrimento de carvões de médio volátil teve pouca influência sobre a qualidade do coque até percentuais de 30%, enquanto aumentos maiores afetaram de forma negativa a qualidade do coque. Os limites máximos encontrados para a substituição dos carvões de médio volátil pelos carvões de alto e baixo volátil foram de 30 e 10%, respectivamente. Além disso, foram encontradas e discutidas as relações entre a textura óptica dos coques e sua reatividade, onde a reatividade dos coques aumentou com a diminuição do tamanho da textura óptica dos coques. Verificou-se também que o teste de reatividade em termobalança é uma boa alternativa para a caracterização da reatividade de coques, podendo ser correlacionado a testes padronizados (CRI). O modelo aditivo para a estimativa da textura óptica do coque,com base nos parâmetros dos coques individuais, mostrou uma boa correlação entre os dados experimentais e calcula dos e pode ser usado como uma ferramenta para ajudar na otimização de misturas de carvões. / The increasing price of prime coking coals and their scarcity worldwide have leaded the coke producers to look for alternative ways to compose their coal blends. However, any changes in coal blends should be done follow by the maintenance of the coke quality. The main objective of the present study was to assess the influence of a medium volatile Colombian coal of high heterogeneity, as well as low and high volatile American coals on coke quality. For this propose one Colombian coal of high heterogeneity and four coals typically used as components of coking blends were characterized and submitted to carbonization. Thus, cokes from single coals and three different series of coal blends were produced in a pilot scale coke oven (250kg). Coke characterization was performed by chemical analysis (proximate and sulfur analysis) ,determination of coke optical texture , porosity, mechanical strength tests (DI and I-Type Coke Tumbler) and reactivity tests (thermobalance and CRI)conditions evaluated using. The results showed that the substitution of medium volatile coals by Colombian coal had slight influence on coke quality for percentages equal to or below 30%, whilst further additions had a negative effect on coke quality. The maximum limits found for the replacement of medium volatile for low and high volatile coals were 10 and 30%, respectively. Moreover, the relationship between coke optical texture and reactivity was found and discussed, where coke reactivity increased with decreasing size of the optical texture components. It was also found that the reactivity test carried out in thermobalance is a good alternative for the characterization of coke reactivity and it can be correlated with standardized tests (CRI). The additive model to estimate coke texture, based in individual cokes, showed a good agreement between experimental and calculated data and can be used as a tool to help in the blend composition process.

O crescente aumento dos preços de carvões de alta qualidade para a coqueificação e sua escassez em todo o mundo tem levado produtores de coque a buscar novas alternativas para a composição de suas misturas. No entanto, mudanças na matriz das misturas de carvões devem ser acompanhadas pela manutenção da qualidade do coque. O presente estudo teve como objetivo geral avaliar a influência do uso de um carvão colombiano médio volátil com alta heterogeneidade, bem como carvões de baixo e alto volátil americanos na qualidade do coque. Para isso esses três carvões e mais dois carvões médio volátil, tipicamente utilizados na produção de coque, foram caracterizados e submetidos a carbonização. Assim foram produzidos em forno piloto (250 kg) coques a partir dos carvões individuais e de três séries de misturas. A caracterização dos coques produzidos foi realizada através de sua análise química, (análises imediata e enxofre), textura óptica, porosidade, resistência mecânica a frio (DI e tambor “I”) e reatividade (CRI e termobalança). Os resultados obtidos apontam que nas condições avaliadas o uso de carvão colombiano em detrimento de carvões de médio volátil teve pouca influência sobre a qualidade do coque até percentuais de 30%, enquanto aumentos maiores afetaram de forma negativa a qualidade do coque. Os limites máximos encontrados para a substituição dos carvões de médio volátil pelos carvões de alto e baixo volátil foram de 30 e 10%, respectivamente. Além disso, foram encontradas e discutidas as relações entre a textura óptica dos coques e sua reatividade, onde a reatividade dos coques aumentou com a diminuição do tamanho da textura óptica dos coques. Verificou-se também que o teste de reatividade em termobalança é uma boa alternativa para a caracterização da reatividade de coques, podendo ser correlacionado a testes padronizados (CRI). O modelo aditivo para a estimativa da textura óptica do coque,com base nos parâmetros dos coques individuais, mostrou uma boa correlação entre os dados experimentais e calcula dos e pode ser usado como uma ferramenta para ajudar na otimização de misturas de carvões. / The increasing price of prime coking coals and their scarcity worldwide have leaded the coke producers to look for alternative ways to compose their coal blends. However, any changes in coal blends should be done follow by the maintenance of the coke quality. The main objective of the present study was to assess the influence of a medium volatile Colombian coal of high heterogeneity, as well as low and high volatile American coals on coke quality. For this propose one Colombian coal of high heterogeneity and four coals typically used as components of coking blends were characterized and submitted to carbonization. Thus, cokes from single coals and three different series of coal blends were produced in a pilot scale coke oven (250kg). Coke characterization was performed by chemical analysis (proximate and sulfur analysis) ,determination of coke optical texture , porosity, mechanical strength tests (DI and I-Type Coke Tumbler) and reactivity tests (thermobalance and CRI)conditions evaluated using. The results showed that the substitution of medium volatile coals by Colombian coal had slight influence on coke quality for percentages equal to or below 30%, whilst further additions had a negative effect on coke quality. The maximum limits found for the replacement of medium volatile for low and high volatile coals were 10 and 30%, respectively. Moreover, the relationship between coke optical texture and reactivity was found and discussed, where coke reactivity increased with decreasing size of the optical texture components. It was also found that the reactivity test carried out in thermobalance is a good alternative for the characterization of coke reactivity and it can be correlated with standardized tests (CRI). The additive model to estimate coke texture, based in individual cokes, showed a good agreement between experimental and calculated data and can be used as a tool to help in the blend composition process.