Reatividade de carvões da mina Butiá-Recreio proveniente do lavador da Aços Finos Piratini, foram determinadas para distintas faixas granulométricas, com o objetivo de verificar a correlação existente entre as mesmas e a reatividade. Estudou-se o efeito de aditivos na reatividade de carvões, verificando-se que todos aditivos utilizados são ativadores. Estudos de derivatografia foram realizadas a fim de observar-se o comportamento da combustão do carvão na presença de Na2CO3. Os resultados mostraram que também a velocidade de combustão aumenta na presença do mesmo. / Coal reactivities from two seams from Butiá-Recreio coal fields seam and processec by Aços Finos Piratini washing plant have been studied using different grain sizes. The aim was to verify any possible correlation between reactivity and grain size. The influence of additives on the coal reactivity was also studied and it was verified that all of them behaved as activators. The combustion behavior of the the coal was studied by means of derivatografhy using Na2CO3 as a cataliser and also in this case the combustion rate increased.

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

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

Reatividade de carvões da mina Butiá-Recreio proveniente do lavador da Aços Finos Piratini, foram determinadas para distintas faixas granulométricas, com o objetivo de verificar a correlação existente entre as mesmas e a reatividade. Estudou-se o efeito de aditivos na reatividade de carvões, verificando-se que todos aditivos utilizados são ativadores. Estudos de derivatografia foram realizadas a fim de observar-se o comportamento da combustão do carvão na presença de Na2CO3. Os resultados mostraram que também a velocidade de combustão aumenta na presença do mesmo. / Coal reactivities from two seams from Butiá-Recreio coal fields seam and processec by Aços Finos Piratini washing plant have been studied using different grain sizes. The aim was to verify any possible correlation between reactivity and grain size. The influence of additives on the coal reactivity was also studied and it was verified that all of them behaved as activators. The combustion behavior of the the coal was studied by means of derivatografhy using Na2CO3 as a cataliser and also in this case the combustion rate increased.

Reatividade de carvões da mina Butiá-Recreio proveniente do lavador da Aços Finos Piratini, foram determinadas para distintas faixas granulométricas, com o objetivo de verificar a correlação existente entre as mesmas e a reatividade. Estudou-se o efeito de aditivos na reatividade de carvões, verificando-se que todos aditivos utilizados são ativadores. Estudos de derivatografia foram realizadas a fim de observar-se o comportamento da combustão do carvão na presença de Na2CO3. Os resultados mostraram que também a velocidade de combustão aumenta na presença do mesmo. / Coal reactivities from two seams from Butiá-Recreio coal fields seam and processec by Aços Finos Piratini washing plant have been studied using different grain sizes. The aim was to verify any possible correlation between reactivity and grain size. The influence of additives on the coal reactivity was also studied and it was verified that all of them behaved as activators. The combustion behavior of the the coal was studied by means of derivatografhy using Na2CO3 as a cataliser and also in this case the combustion rate increased.

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

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

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

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

Neste trabalho, fez-se uma avaliação da reatividade do carvão gaúcho da mina de Faxinal com 17% de cinzas, de dois carvões importados, bem como das misturas destes carvões em diferentes proporções mássicas. Além disso, quantificou-se outros parâmetros importantes para o processo de injeção do carvão pulverizado (PCI) na fabricação do gusa via alto-forno, como o teor de cinzas, teor de matéria volátil e composição química das cinzas. A reatividade foi avaliada em termos da reação de gaseificação com CO2, em termobalança, sob condições isotérmicas e pressão atmosférica. Os experimentos foram realizados na temperatura de 1050ºC com CO2 puro, utilizando amostras com granulometria menor que 75 mm. Avaliou-se o efeito da geometria do cadinho e vazão de gás sobre a taxa de reação para garantir uma situação de controle cinético na reação de gaseificação. Os resultados experimentais revelaram que o carvão de Faxinal possui uma reatividade muito maior frente ao CO2 do que os carvões importados. O tempo para que se complete a reação, parâmetro importantíssimo no processo do alto-forno que utiliza PCI, é muitíssimo menor para o carvão de Faxinal do que para os carvões importados. As misturas de carvões revelaram um comportamento aditivo quanto à reatividade e aos demais parâmetros estudados. Observou-se que quanto maior o teor de carvão gaúcho presente na mistura, maior sua reatividade e menor é o tempo gasto para atingir a taxa máxima de reação. Em função dos resultados de reatividade, teor de cinzas e composição química das cinzas obtidos, permitiu-se indicar uma mistura com até 50% de carvão de Faxinal para ser testada na injeção de carvão pulverizado.