A geração química de vapor (CVG) e a geração fotoquímica de vapor (PVG) são técnicas analíticas empregadas na conversão do analito, presente na fase condensada, em uma espécie volátil, previamente a sua introdução no sistema de detecção. Neste trabalho foram desenvolvidos procedimentos analíticos para a determinação de Hg e Se em amostras biológicas por técnicas de geração de vapor acopladas à espectrometria de absorção atômica com forno de grafite (GF AAS). A determinação exata e precisa de Hg em amostras de peixe foi possível após a solubilização em hidróxido de tetrametilamônio e adição de n-propanol, como composto orgânico de baixo peso molecular, e detecção por PVG-GF AAS. O método analítico desenvolvido com o emprego da técnica de PVG para a determinação de Se em água de coco por GF AAS resultou em limites de detecção e quantificação de 0,65 μg L-1 e 2,2 μg L-1, respectivamente, os quais foram semelhantes aos obtidos por CVG. Os métodos desenvolvidos para a determinação de Hg e Se por PVG-GF AAS em amostras biológicas são sensíveis, livres de interferência espectral, de baixo custo e representam uma alternativa viável a CVG. / Chemical vapor generation (CVG) and photochemical vapor generation (PVG) are analytical techniques used to convert the analyte into a volatile species in liquid phase, before the introduction into the detection system. In this study, analytical procedures for the determination of Hg and Se in biological samples by vapor generation techniques coupled to graphite furnace atomic absorption spectrometry (GF AAS) were developed. Accurate Hg determination in fish samples was possible after a solubilization in tetramethylammonium hydroxide and adding n-propanol, as low molecular organic compound, using PVG-GF AAS. The developed method for Se determination in coconut water with PVG-GF AAS have resulted in limits of detection and quantification of 0,65 μg L-1 and 2,2 μg L-1, respectively and that were similar with those obtained with CVG. The developed methods for Hg and Se determination in biological samples using PVG-GF AAS are sensitive, free of spectral interference, low-cost, and are a feasible alternative for CVG.

[pt] A metalurgia é a ciência que estuda os diversos meios para a transformação dos metais em materiais úteis à sociedade. A metalurgia do ferro representa a maior fatia da aplicação dos metais. Por ser tão representativa é chamada de Siderurgia. Dentre as diversas rotas para a transformação do ferro em aço, as usinas semi-integradas apresentam um forte apelo ecológico, pois utilizam a sucata, oriunda da reciclagem de ferro, e o ferro gusa como matérias-primas para a fusão no Forno Elétrico a Arco. Naturalmente, em todo processo industrial há a geração de resíduos e, neste caso, o principal é a escória, composta de óxidos formados e adicionados ao longo da fusão. Seus principais constituintes são: CaO, SiO2, FeO, MnO, MgO, Al2O3 e P2O5. No entanto, ainda há a presença de Ferro Metálico, um fato indesejável, pois atua negativamente no rendimento metálico e, consequentemente, aumenta o custo do aço. Toda escória gerada é beneficiada com o intuito de recuperar a parte metálica. Este material beneficiado retorna para as usinas como sucata metálica, contendo teores definidos de ferro metálico. O teor de ferro presente na sucata recuperada é avaliado pelas empresas processadoras de escória de maneira indireta por um ensaio de densidade específica. Havia dúvidas se a sucata recuperada da escória do forno apresentava teores de ferro que justificasse seu emprego como matéria-prima ferrosa. Assim sendo, foi proposta uma rota de processamento capaz de mensurar o teor de ferro presente e permitir a comparação com os teores obtidos com o ensaio de densidade. Os resultados mostram que i) é possível calcular o impacto no rendimento, ii) que as sucatas recuperadas apresentam valores inferiores ao esperado, iii) que a equação de densidade superestima o teor de ferro e iv) que modificações propostas nos coeficientes da equação vigente melhoram seu grau de assertividade. Estes resultados foram comprovados em 3 plantas siderúrgicas. / [en] Metallurgy is the science that studies the various processes for the transformation of metals into society useful materials. The iron metallurgy represents the largest body of the metals application, hence it is called Steel industry. Among the various routes for the transformation of iron into steel, semiintegrated plants have a strong ecological appeal due to their extensive use of scrap, derived from the recycling of iron, and pig iron as raw materials for the Electric Arc Furnace. Of course, industrial processes generate waste. The major waste of the Electric Arc Furnace is the slag, a mixture of oxides produced during the process, containing CaO, SiO2, FeO, MnO, MgO, Al2O3 e P2O5. However, there is also the presence of metallic iron, a fact undesirable, because it acts negatively on the metallic yield and therefore increases the cost of steel. All slag generated is processed in order to recover the metallic iron. The slag beneficiation returns to the mills a material containing defined levels of iron. The content of recovered iron is assessed by slag processing companies indirectly by a specific gravity test. There have been doubts whether the recovered scrap iron content justify its use as raw ferrous materials. Therefore, it is proposed a processing route capable of measuring the amount of iron present in the recovered scrap. The measured iron content is also compared with the levels obtained from the test density. The results show that i) it is possible to calculate the impact on iron yield, ii) the recovered iron content is lower than expected, iii) the density equation overestimates the amount of iron and iv) a correction is proposed to improve the assertiveness of the density equation. Three steel plants confirmed the results from this research.

O objetivo desse trabalho foi o de obter-se fios de cobre em três composições químicas distintas da liga Cu-Mg a partir de cobre eletrolítico e de magnésio. Foram avaliadas as etapas envolvidas, começando com a fusão de botões em forno a arco na composição do eutético Cu-Mg, diluição destes botões em forno resistivo, vazamento em lingoteira de cobre, seguido de tratamento térmico de homogeneização em forno resistivo a 910 ºC por 2 h. Os tarugos foram posteriormente trabalhados mecanicamente por forjamento rotativo seguido de um passe final de acabamento por trefilação, para obtenção do fio. As análises químicas realizadas nos lingotes indicaram que a rota de preparação dos fios mostrou-se adequada aos estudos em escala de laboratório, suficiente para a confecção de fios com área de seção transversal de 4 mm2 por 10 m de comprimento, para cada composição de liga. Os fios foram caracterizados mecanicamente por ensaio de tração e de dureza após tratamento térmico de recristalização a 510 ºC por 1 h. Os fios também tiveram as condutividades elétricas medidas na condição recristalizada e os resultados foram comparados com dados experimentais da literatura. Os materiais obtidos mostraram-se adequados à utilização como fio condutor de energia elétrica. Os limites de escoamento e de resistência a tração tiveram seus valores melhorados com o aumento do teor de magnésio na liga, 11 % e 24 %, respectivamente, enquanto houve queda nos valores de condutividade elétrica para cerca de 60 % IACS (International Annealed Copper Standard). / The aim of this work was to obtain copper wires in three different chemical compositions starting from electrolytic copper and magnesium. The mains steps were evaluated, starting from the melting of small eutectic cooper-magnesium specimens in an electric arc furnace, followed by further dilution of this buttons in a resistive furnace and casting it in a copper mould. The as cast billets were homogenized in a resistive furnace at 910 ºC for 2 h. The billets were mechanically cold worked by swaging and a final drawing step to attain a round shape and a reasonable surface quality. The cast ingots chemical analysis indicated that the processing route showed to be adequate, in laboratory scale, to obtain wires with cross sectional area of 4 mm2 and 10 m in length. The wires in both conditions as cold worked and after a recovering heat treatment at 510 ºC for 1 h, were mechanically characterized by tensile testing and hardness. The wires had also the electric conductivity assessed in the recovered heat-treated state and the results were compared to the literature data. The obtained material showed to be adequate to be used as electric conductor. The yield strain and ultimate tensile strength were improved with the increasing amount of Mg in the alloy, 11 % and 24 %, respectively, while the electric conductivity decreased to 60 % IACS (International Annealed Copper Standard).

O objetivo desse trabalho foi o de obter-se fios de cobre em três composições químicas distintas da liga Cu-Mg a partir de cobre eletrolítico e de magnésio. Foram avaliadas as etapas envolvidas, começando com a fusão de botões em forno a arco na composição do eutético Cu-Mg, diluição destes botões em forno resistivo, vazamento em lingoteira de cobre, seguido de tratamento térmico de homogeneização em forno resistivo a 910 ºC por 2 h. Os tarugos foram posteriormente trabalhados mecanicamente por forjamento rotativo seguido de um passe final de acabamento por trefilação, para obtenção do fio. As análises químicas realizadas nos lingotes indicaram que a rota de preparação dos fios mostrou-se adequada aos estudos em escala de laboratório, suficiente para a confecção de fios com área de seção transversal de 4 mm2 por 10 m de comprimento, para cada composição de liga. Os fios foram caracterizados mecanicamente por ensaio de tração e de dureza após tratamento térmico de recristalização a 510 ºC por 1 h. Os fios também tiveram as condutividades elétricas medidas na condição recristalizada e os resultados foram comparados com dados experimentais da literatura. Os materiais obtidos mostraram-se adequados à utilização como fio condutor de energia elétrica. Os limites de escoamento e de resistência a tração tiveram seus valores melhorados com o aumento do teor de magnésio na liga, 11 % e 24 %, respectivamente, enquanto houve queda nos valores de condutividade elétrica para cerca de 60 % IACS (International Annealed Copper Standard). / The aim of this work was to obtain copper wires in three different chemical compositions starting from electrolytic copper and magnesium. The mains steps were evaluated, starting from the melting of small eutectic cooper-magnesium specimens in an electric arc furnace, followed by further dilution of this buttons in a resistive furnace and casting it in a copper mould. The as cast billets were homogenized in a resistive furnace at 910 ºC for 2 h. The billets were mechanically cold worked by swaging and a final drawing step to attain a round shape and a reasonable surface quality. The cast ingots chemical analysis indicated that the processing route showed to be adequate, in laboratory scale, to obtain wires with cross sectional area of 4 mm2 and 10 m in length. The wires in both conditions as cold worked and after a recovering heat treatment at 510 ºC for 1 h, were mechanically characterized by tensile testing and hardness. The wires had also the electric conductivity assessed in the recovered heat-treated state and the results were compared to the literature data. The obtained material showed to be adequate to be used as electric conductor. The yield strain and ultimate tensile strength were improved with the increasing amount of Mg in the alloy, 11 % and 24 %, respectively, while the electric conductivity decreased to 60 % IACS (International Annealed Copper Standard).

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-10-18T14:27:42Z No. of bitstreams: 1 FRANCINALDO DE FREITAS PEREIRA - TESE PPGEP 2005..pdf: 5181579 bytes, checksum: 4b0502fc646549fa86f1d070395e206c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-18T14:27:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FRANCINALDO DE FREITAS PEREIRA - TESE PPGEP 2005..pdf: 5181579 bytes, checksum: 4b0502fc646549fa86f1d070395e206c (MD5) Previous issue date: 2005-08-26 / Capes / O objetivo deste trabalho é estudar o desempenho de um forno tipo mufla adaptado para utilizar hidrogénio eletrolítico como combustível. O sistema de aquecimento poderá ser aplicado em fornos de produção de tijolos, telhas, materiais cerâmicos, e produtos derivados do trigo. Neste sentido o hidrogénio eletrolítico substituiria os combustíveis de origem orgânica, que são os grandes vetores da poluição atmosférica, o hidrogénio poderá ser produzido usando-se energias renováveis como painéis fotovoltaicos e/ou turbinas eólicas. O hidrogénio foi produzido a partir da eletrolise da água em um reator bipolar usando hidróxido de potássio como eletrólito. O consumo de energia e a produção de hidrogénio foram estimados para diferentes níveis temperaturas de 300°C, 900°C e, 1100°C. / The objective of this work is the study of an oven adapted to use electrolytic hydrogen as fuel. The possible applications are the cooking of clay used in the production of ceramic materiais, bricks and tiles; as well as the production of derived products of the wheat. The electrolytic hydrogen, used as a fuel in replacement of carbonaceous fuels which contribute to the atmospheric pollution, can be produced using renewable energies like photovoltaic solar paneis and/or aeolian turbine power generators. The hydrogen production is done by electrolysis of water which occurs in a bipolar reactor using potassium hydroxide as electrolyte. The energy consumption and the hydrogen production are calculated for different temperatures of 300°C, 900°C and 1100°C range. They are respectively, 0,9 kWh and 0,131 m3, 2,1 kWh and 0,311 m3 and 3,2 kWh and 0,498 m3.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2601.pdf: 5587826 bytes, checksum: 717a8aef3900d3dc9c6e48239028afeb (MD5) Previous issue date: 2008-04-04 / The evolution of the world-wide production of steel in rates superior to 7% per year in the last five years, strongly driven by China, which got off 222,4 millions in 2003 for 489,0 million tons in 20071, leads to a strong increase in the demand of iron ore. Therefore, fine ore price of Carajás for Asia went out from 28,14 in 2003 for 73,20 US$ cents for unity of iron in 2007. An increase of 160%. These facts, when related to the layer exhaustion and the growing environmental pressures on Iron and Steel Plants of the whole world, have been taking to a series of studies to the use of the residues bearers from iron produced in these factories. Up to that time, there has not been consolidated any technology which is technically and economically viable for the recycling of these residues so far. The present work is about the usage of the blast furnace mud, the mill scale and the iron oxide produced in the pickling lines of Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) in self reduction pellets shape. It starts the productions in scale laboratorial and industrial after the chemical and physical characterizations from these raw materials. As soon as the most appropriated formulation was defined, the production in experimental scale began. These tests were carried out in the residues palletizing pilot plant, developed by CSN. There were also tests of self reduction and of meltreduction. In the first one, the formation of a metal drop inside a hallow sphere was obtained, and in the second one a metal profit of 99,1%. In sequence, the alternatives were valued for internal recycling of these pellets. The use of the heat contained in the empty hot-metal torpedo-cars for self-reduction showed the most economical route. This technology of recycling was introduced industrially in CSN. Thus, in the present work of doctorate, it was developed an unpublished route for industrial recycling for iron and steel residues, which was technically and economically feasible. / O crescimento da produção mundial de aço bruto em taxas superiores a 7% ao ano nos últimos cinco anos, fortemente impulsionado pela China, que saltou de 222,4 milhões em 2003 para 489,0 milhões de toneladas em 20071, gerou um forte aumento na demanda de minério de ferro. Com isso, o preço do minério fino de Carajás para a Ásia saiu de 28,14 em 2003 para 73,20 US$ cents por unidade de ferro em 2007. Um aumento de 160%. Estes fatos, associados à exaustão das jazidas e as crescentes pressões ambientais sobre as Siderúrgicas de todo o mundo, têm levado a uma série de estudos para o aproveitamento dos resíduos portadores de ferro gerados nestas Usinas. Até então, não se consolidou nenhuma tecnologia viável técnica e economicamente para esta reciclagem. O presente trabalho trata da utilização da lama de alto-forno, da carepa de laminação e do óxido de ferro gerado nas linhas de decapagem da Companhia Siderúrgica Nacional CSN na forma de pelotas auto-redutoras. Após as caracterizações químicas e físicas destas matérias-primas, partiu-se para as produções em escala laboratorial e industrial. Definida laboratorialmente a formulação mais adequada, partiu-se para a produção experimental. Esta foi realizada na planta piloto de pelotização de resíduos, desenvolvida pela CSN. Foram realizados ensaios de auto-redução e de fusão-redução. No primeiro, o resultado foi a formação de uma gota metálica dentro de uma esfera oca e no segundo, um rendimento metálico de 99,1%. Em seqüência, foram avaliadas as alternativas para reciclagem interna destas pelotas. A utilização do calor contido nos carrostorpedo vazios para a auto-redução se mostrou como a rota mais econômica. Esta tecnologia de reciclagem já se encontra implantada industrialmente na CSN. Portanto, no presente trabalho de doutoramento, desenvolveu-se uma rota inédita de reciclagem industrial dos resíduos siderúrgicos portadores de ferro, viável técnica e economicamente.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 jailtonWG.pdf: 3426096 bytes, checksum: a6ff181ad34e9b5be394de7ebee923b3 (MD5) Previous issue date: 2009-04-24 / An alternative box-type solar cooker built starting from the scrap of a tire and a scrap of old office chair is presented, which principles functions are the effect greenhouse and the concentration. The tire served as structure for making of is the baking enclosure where the absorber (roasting pan 20x30cm) of the solar is located, being re-covered for a glass blade for the generation of the greenhouse effect isolated lateral and having deep its and for a composite the plaster base and EPS. Segments of plain mirrors had been placed in the laterals of the oven/cook for the concentration of the radiation and a reflecting parable was introduced in the baking enclosure for the exploitation of the incident reflected radiation inside of the oven/cook. The oven/cook is mobile to allow one better aiming of exactly in relation to the apparent movement of the sun. The thermal economic and of materials viabilities of the stove/cook in study will be demonstrate. The average internal temperature of the absorber was around 152,3?C and the internal temperature around 110?C. Will demonstrate that toits low cost and good thermal performance, represents basic characteristics for the viability of large use of such archetype, mainly for cooking the decreases and averages temperatures. One will reveal that the archetype in study is competitive with the box-type solar cooker conceived in the whole world / Apresenta-se um forno/fog?o solar alternativo de baixo custo para ser utilizado nas opera??es de assar e cozinhar, que foi constru?do a partir de uma sucata de pneu. O pneu foi cortado na parte superior para aumentar a ?rea de capta??o da radia??o solar incidente. Utilizou- se comp?sito a base de gesso, EPS (poliestireno expandido) triturado e ?gua para revestir internamente a carca?a do pneu e o fundo da mesma para minimizar as perdas t?rmicas. Ser?o estudadas tr?s configura??es, onde ser?o utilizados dois tipos de par?bolas refletoras. Uma confeccionada a partir de uma tampa de prote??o de uma sucata de ventilador e outra a partir de uma urupema, peneira usada para comidas de milho. Acima da cobertura de vidro foi colocada uma estrutura com espelhos planos para refletir os raios incidentes para o interior do forno/fog?o solar. A estrutura de sustenta??o do forno/fog?o solar, com os movimentos necess?rios ao acompanhamento do movimento aparente do sol foi confeccionada utilizando uma sucata de cadeira girat?ria. O forno/fog?o solar proposto apresenta maior viabilidade para a opera??o de assar. Obteve-se uma temperatura m?xima no absorvedor em torno de 160? e interna em torno de 120?C. Demonstrar-se-? as viabilidades t?rmica, econ?mica e de materiais do forno/fog?o solar proposto

Atualmente as indústrias alimentícias brasileiras estão trabalhando para a conservação de energia, principalmente no setor industrial, com o uso de tecnologias mais eficientes voltadas para esta necessidade. Nesse sentido, a reestruturação tecnológica traz o desenvolvimento de novos produtos, reduzindo os gastos com energia e os impactos ambientais associados ao interesse dos consumidores na garantia e qualidade dos alimentos. No que se referem a alimentos assados, muitas indústrias usam forno tipo túnel. Sendo assim, entender o comportamento térmico de tais fornos é crucial para os programas que visam aperfeiçoar o controle dos gastos com energia, tanto quanto avaliar os impactos ambientais associados ao consumo dela e assim garantir a competitividade, cujo principal requisito é a produção de alimentos com qualidade de maneira sustentável. Dentro deste contexto, este trabalho teve como objetivo monitorar o perfil de temperatura em um forno tipo túnel de uma mini linha experimental de produção de biscoitos em tempo real, utilizando sensores de temperatura acoplados a um sistema de comunicação sem fio. A metodologia desenvolvida usa um sistema de aquisição de dados, no qual seis sensores termopar tipo K foram distribuídos em três zonas de aquecimento do forno. Estes termopares foram conectados a um dispositivo eletrônico denominado AD595 que fez o condicionamento do sinal e a saída do mesmo, a qual estava conectada a um sistema de transmissão que usa o protocolo Zigbee. Este protocolo Zigbee foi controlado por um software na linguagem Visual Basic versão 6.0. Os resultados obtidos mostraram que tal metodologia permitiu monitorar as temperaturas em tempo real das seis diferentes zonas de aquecimento do forno, permitindo assim obter o perfil ideal para cozimento. / Currently Brazilian food industries are working to conserve energy, especially in the industrial sector with the use of more efficient technologies for this need. In this sense, the technological restructuring brings the development of new products, reducing energy costs and environmental impacts associated with consumer interest in quality assurance and food. As they relate to baked goods, many industries use tunnel kiln type. Therefore, to understand the thermal behavior of such furnaces is crucial for programs aimed at improving the control of energy expenditure as much as evaluating the associated environmental impacts her consumption and thus ensure competitiveness whose main requirement is the production of quality food sustainably. Within this context, this study aimed to monitor the temperature profile in an oven of an experimental mini biscuit production line in real time, using temperature sensors coupled to a wireless communication system type tunnel. The methodology developed uses a data acquisition system, in which six K-type thermocouple sensors were divided into three heating zones of the furnace. These thermocouples were connected to an electronic device called AD595 which made the signal conditioning and output the same, which was connected to a transmission system that uses the Zigbee protocol. This Zigbee protocol was controlled by software in visual basic language version 6.0. The results obtained showed that this methodology allowed monitor the temperatures in real time the six different heating zones of the furnace, thus allowing optimal for cooking profile.

A injeção de carvão pulverizado na região das ventaneiras dos altos-fornos (Pulverized Coal Injection – PCI) é uma tecnologia amplamente praticada em altos-fornos com o objetivo de substituir parte do coque empregado por carvões não-coqueificáveis. O carvão injetado fornece energia e gases redutores para o processo de fabricação do gusa, além de contribuir para a redução da emissão de gases poluentes devido à menor produção de coque. Atualmente todo o carvão injetado em altos-fornos brasileiros é importado. O país possui grandes reservas de carvão, porém este carvão necessita passar por processos de beneficiamento para redução dos teores de matéria mineral e enxofre. A flexibilidade do processo PCI permite a utilização de ampla gama de carvões não-coqueificáveis, o que abre a possibilidade para utilização de carvão brasileiro. Este trabalho teve por objetivo avaliar propriedades de carvão brasileiro beneficiado com teor de cinzas de 18,9% para injeção em altos-fornos. O estudo foi conduzido através de ensaios de combustão empregando um moderno simulador de PCI projetado e desenvolvido pelo Laboratório de Siderurgia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (LaSid) e também uma termobalança de modo a ser possível traçar um comparativo entre ambos os equipamentos. Além do carvão brasileiro, de baixo rank, foram utilizados dois carvões importados já em uso para injeção, um de alto e um de baixo rank. A combustibilidade (ou eficiência de combustão) em simulador de PCI foi avaliada pela conversão (burnout), calculada pelo método ash tracer, um balanço de massa entre a quantidade de cinzas que entra e sai do reator. Em termobalança o parâmetro adotado foi a temperatura de pico, correspondente à taxa máxima de reação. Fez-se também a avaliação da reatividade ao CO2 dos chars gerados em simulador de PCI, visto que o char ao deixar a zona de combustão passa por uma zona rica neste gás. Análise estatística revelou que a técnica adotada de burnout mostrou-se bastante eficiente para diferenciar carvões de teores de matéria volátil distintos, porém não no caso de carvões com teores de matéria volátil similares. No simulador de PCI a influência da matéria volátil do carvão foi mais pronunciada do que o rank e em termobalança o rank teve mais efeito sobre a combustibilidade do que a matéria volátil. O carvão brasileiro apresentou propriedades comparáveis às do carvão importado de baixo rank utilizado para PCI. Isto representa uma grande vantagem, visto que possibilitaria a utilização do mesmo na siderurgia. / Pulverized coal injection through blast furnace tuyeres (PCI) is a widely practiced technology in blast furnaces to replace part of coke by non-coking coal. Injected coal provides energy and reducing gases for pig iron production process, as well as contributes to reducing pollutants gases emission due to coke saving. Currently all coal injected into Brazilian blast furnaces is imported. The country has large reserves of coal, but this coal needs to undergo beneficiation to reduce mineral matter and sulfur contents. PCI process flexibility allows the employment of a wide range of non-coking coals, which opens the possibility to use Brazilian coal. This work aimed to evaluate properties of Brazilian coal benefited with 18.9% ash content for injection into blast furnaces. The study was conducted through combustion tests employing a modern PCI test rig designed and developed by the Iron and Steelmaking Laboratory (LaSid) of the Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS) and also a thermobalance in order to draw a comparison between both equipments. In addition to low rank Brazilian coal, two imported coals which are already used for injection were used, one high and one low rank. The combustibility (or combustion efficiency) in a PCI test rig was evaluated by burnout, calculated by the ash tracer method, a mass balance between the amount of ash that enters and leaves the reactor. Peak temperature was the parameter adopted to evaluate combustibility in thermobalance, corresponding to the maximum rate of reaction. It was also evaluated the CO2 reactivity of chars generated in the PCI test rig, since char leaving the combustion zone passes through a CO2 rich area. Statistical analysis revealed that burnout technique proved to be efficient enough to differentiate coals with different volatile matter contents, but not in the case of coals with similar volatile matter contents. In PCI test rig the influence of volatile matter was more pronunced than rank and in thermobalance rank had more effect on combustibility than volatile matter. Brazilian coal showed properties comparable to the ones of imported low rank coal already in use for PCI. This is a great advantage, since it would make it possible to use it in ironmaking.

A injeção de carvão pulverizado (pulverized coal injection - PCI) é uma técnica largamente utilizada nos altos-fornos pelas siderúrgicas brasileiras, seguindo uma tendência mundial, que busca reduzir o consumo específico de coque por tonelada de gusa e, em consequência, do custo do ferro gusa produzido. A combustão do carvão pulverizado ocorre sob pressões médias (de até 4 atm), temperaturas de chama elevadas (em torno de 2 000 °C), altas taxas de aquecimento (104 a 105 °C/s), tempo de residência muito curtos (inferiores a 40 ms), e é seguida pela gaseificação na presença de CO2. Como não existem métodos padronizados para a avaliação das características de combustão dos carvões para sua utilização em PCI, utilizam-se geralmente equipamentos de injeção de carvão em escalas laboratorial e de bancada, além plantas-piloto com este propósito. O objetivo principal deste trabalho é apresentar as etapas do desenvolvimento de um equipamento em escala de bancada realizado no Laboratório de Siderurgia da Escola de Engenharia da UFRGS (LASID-UFRGS), desde o projeto conceitual até a fase pré-operacional, e os resultados iniciais obtidos, para estudar as características de combustão dos carvões em condições bastante similares às que ocorrem nos altos-fornos. Os testes iniciais incluem a avaliação da combustão de um carvão brasileiro objetivando seu uso potencial em PCI, em substituição parcial de carvões importados para este fim. Optou-se por um projeto moderno, altamente automatizado, que inclui aquisição rápida de dados, com escala e conceito operacional adequados para estudos acadêmicos, de configuração vertical e que possibilitasse a operação no modo de injeção de uma amostra de carvão em pulso único, bem como uma adequação futura ao modo de injeção contínua de carvão. Algumas características relevantes do equipamento são a medição e aquisição ultrarrápida de dados termodinâmicos de pressão e temperatura em diversos pontos do sistema, permitindo o registro dos fenômenos transientes que ocorrem durante a combustão, a possibilidade de programação e controle de tempos, pressões e temperaturas para testes de combustão e de pirólise através de rotinas especialmente desenvolvidas para isto, bem como a coleta representativa dos produtos sólidos e gasosos resultantes da combustão para posterior análise. É ainda possível a filmagem da xvi combustão em modo ultrarrápido, permitindo correlacionar as imagens aos dados termodinâmicos registrados durante a combustão ao longo de um segundo, em intervalos de poucos milissegundos. Os resultados iniciais obtidos na fase pré-operacional demonstram o bom funcionamento do sistema, permitindo distinguir claramente a influência da variação de parâmetros operacionais como tipo de carvão, massa e de amostra injetada, pressão e temperatura de operação e composição dos gases oxidantes. / Pulverized coal injection (PCI) is a technique used in blast furnaces (BFs) by Brazilian steel industry, following a worldwide trend, to reduce coke consumption by ton of hot metal produced, and therefore reducing the overall cost. Burning of pulverized coal injected into tuyeres of BFs takes place under medium pressure (up to 4 atm), high flame temperatures (around 2 000 °C), very fast heating rates (104–105 °C/s) and very short residence times, less than 40 ms, followed by gasification in presence of CO2. Since there are no standard tests for evaluation of coal combustibility at PCI conditions, lab and bench scale coal injection rigs and pilot plants are usually employed for this purpose. This work shows the development steps of a bench-scale rig, built at the Iron and Steelmaking Laboratory of the School of Engineering - Universidade Federal do Rio Grande do Sul (LASID-UFRGS), from the conceptual design to the pre-operational step, as well as the initial results. This equipment permits to study the combustion characteristics of coals in conditions very close to those occurring in blast furnaces. Initial tests include the combustion evaluation of a Brazilian coal, aiming its potential usage for PCI, in partial substitution of imported coals for this purpose. The rig has a modern design and is highly automated. Its scale and operational concept is fitted for academic studies. It has a vertical configuration, to be operated with injection of a coal sample in a single pulse mode and is capable to be adjusted afterwards to continuous coal injection mode. Some relevant characteristics of the injection rig are: (1) the very fast measurement and acquisition of thermodynamic data of pressure and temperature in several points of the system, allowing the capture of transient phenomena occurring along the combustion process; (2) the possibility of programming and controlling time intervals, pressures and temperatures to perform combustion and pyrolysis tests, employing specially developed routines; and (3) the representative sample collection of solid and gaseous combustion products to be further analyzed. It is also possible to capture images of the combustion by a high-speed camera, allowing correlate the images, acquired during a time interval of one second, with the thermodynamic data collected in intervals of few milliseconds. xviii The good performance of the equipment was shown by the initial results obtained at the pre-operational phase. The experimental data clearly depicted the effect of operational parameters like coal type, injected sample mass, operational pressure and temperature, and oxidizing gas composition.