Trabalho financiado por PRODEP III e FCT / Tese de doutoramento. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2007

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.

Este trabalho tem por objetivo selecionar dentre as opções convencionais de beneficiamento de carvões, passiveis de serem utilizados no processamento do carvão da jazida de Candiota, a quela que, economicamente, é a mais atraente. / This work aims at to select, amont conventional options of coal processing that which is the investment most atractive economically.

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.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Botânica, Programa de Pós-Graduação em Botânica, 2016. / Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2017-02-06T12:31:42Z No. of bitstreams: 1 2016_LidianeCristinaRibeirodaSilva.pdf: 33581173 bytes, checksum: 6ef060fb667102cd97cf873a2b49fbe8 (MD5) / Approved for entry into archive by Ruthléa Nascimento(ruthleanascimento@bce.unb.br) on 2017-03-08T19:14:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_LidianeCristinaRibeirodaSilva.pdf: 33581173 bytes, checksum: 6ef060fb667102cd97cf873a2b49fbe8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-08T19:14:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_LidianeCristinaRibeirodaSilva.pdf: 33581173 bytes, checksum: 6ef060fb667102cd97cf873a2b49fbe8 (MD5) / Esforços têm sido envidados para controlar a cadeia do carvão vegetal produzido ilegalmente no Brasil. Uma importante contribuição seria a caracterização de lenhos carbonizados como forma de identificar sua origem (se exótica ou nativa) e a espécie que originou o carvão. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a madeira e o carvão de cinco espécies arbóreas nativas da Caatinga e subsidiar a fiscalização ambiental. O material botânico foi coletado na região de Patos/Paraíba. Foram coletados discos de madeira de Schinopsis brasiliensis, Mimosa tenuiflora, Poincianella pyramidalis, Croton sonderianus e Anadenanthera colubrina. Corpos de prova de madeira foram seccionados nas dimensões transversal , tangencial e radial, para análise macro e micro. Discos de madeira foram carbonizados em forno mufla durante 7 hs para análise do carvão. Para a descrição macro, baseou-se em Normas e Procedimentos em Estudos de Anatomia da Madeira. Já para a descrição micro seguiu-se a lista da IAWA. As variações das dimensões entre a madeira e o carvão foi avaliado pelo teste de Tukey.Apesar de algumas modificações, as características qualitativas permanecem, permitindo o processo de identificação do gênero/espécie que o originou. São peculiaridades da anatomia do carvão das espécies analisadas que a distinguem uma das outras: anéis individualizados por parênquima marginal; parênquima vasicêntrico, aliforme linear e losangular e vasos pouco obstruídos (Mimosa tenuiflora); parênquima confluente em trechos curtos e longos, às vezes formando faixas, raios pouco contrastados na radial, estratificação dos raios (Poincianella pyramidalis); anéis individualizados por zonas fibrosas escuras e parênquima marginal mal demarcado, parte dos vasos obstruídos, parênquima vasicêntrico (Anadenanthera colubrina); anéis individualizados por zonas fibrosas escuras e parênquima marginal, vasos obstruídos, parênquima vasicêntrico, canais radiais grandes ( Schinopsis brasiliens s); anéis individualizados por anéis semi-porosos e zonas fibrosas escuras, raios pouco contrastados na radial ( Croton sonderianus). Os seguintes caracteres ficaram mais evidentes no carvão: contraste dos raios, visibilidade dos raios, agrupamento dos vasos, parênquima marginal. Já tais caracteres apresentaram limitações na visibilidade: parênquima paratraqueal escasso e unilateral, apotraqueal difuso e difuso em agregados. Análises sob MEV são importantes para a observações detalhadas, sendo requisitadas em identificações forenses onde a abordagem macro não se mostre capaz de oferecer um direcionamento taxonômico. / Efforts have been made to centrei he chain of charcoal produced illegally in Brazil. An important contribution would belhe characterizati on of carbonized wood as way to identify their origin (exotic or native) andlhe species that originatedlhe charcoal.The objective of this study was to characterize anatomicallylhe wood and charcoal of five native species of Caatinga and supportlhe monitoring inlhe centrei of illegal charcoal trade. The botanical material was collected inlhe region of Patos I Paraíba. The wood discs samples collected were: Schinopsis brasiliensis, Mimosa tenuiflora, Poincianella pyramidalis, Croton sonderianus and anadenanthera colubrina. Wood specimens were sectioned inlhe transversa, tangential and radial dimensions for macro and micro analysis. Wood discs were carbonized in a muffle fumace for 7 hours for analysis of charcoal. Forlhe macro description, it was based on Rules and Procedures inlhe Wood Anatomy Studies and forlhe micro description followed bylhe list of IAWA. Variations in dimensions between wood and charcoal was evaluated by Tukey test. Despite some changes,lhe qualitativa characteristics remain, allowinglhe genre/species identification process that originated it. Are peculiarlties of charcoal anatomy oflhe analyzed species that distinguish one from lhe other: rings individually by marginal parenchyma; vasicentric paratracheal parenchyma, aliforme linear, lozenge and little clogged vessels (Mimosa tenuiflora); paratracheal parenchyma confluent in short and long stretches, sometimes forming bands, little contrasted rays in radial stratification of rays in tangential (Poincianella pyramidalis); rings individualized by dark fibrous areas and poorly demarcated marginal parenchyma of he blocked vessels, vasicentric paratracheal parenchyma (Anadenanthera colubrina); rings individualized by dark and marginal parenchyma fibrous areas, obstructed vessels, vasicentric paratracheal parenchyma, large radial channels ( Schinopsis brasiliensis ); rings individually by semi-porous fibrous rings and dark areas, vessels porosity semi-porous rings, little contras!inlhe radial spokes (Croton sonderianus). The following characters were more evident in the coai: contras! rays, visible rays, grouping of vessels, marginal parenchyma. Already such characters had limitations in visibility: rare and unilateral paratracheal parenchyma diffuse and diffuse apotracheal in aggregate. Analysis under SEM are important for lhe detailed observations are required in forensic identifications wherelhe macro approach does not show able to offer a taxonomic direction.

Este trabalho tem por objetivo selecionar dentre as opções convencionais de beneficiamento de carvões, passiveis de serem utilizados no processamento do carvão da jazida de Candiota, a quela que, economicamente, é a mais atraente. / This work aims at to select, amont conventional options of coal processing that which is the investment most atractive economically.

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.

Este trabalho teve por objetivo analisar as características de briquetes de carvão vegetal de várias procedências (Brasil, EUA e Argentina), e verificar a influência das mesmas sobre seus desempenhos quando submetidos ao processo de combustão. Para avaliar tais desempenhos, preconizou-se um índice denominado "índice de (ICOM) , integrando num so valor o tempo de combustão, a temperatura gerada durante a combustão e a massa consumida para gerá-la. Para a caracterização dos briquetes foram determinados: umidade, teores de materiais voláteis, cinzas e carbono fixo, poder calorífico, densidade, porosidade, friabilidade e resistência a compressão. Os resultados obtidos permitiram concluir que: a. é possível a aplicação do índice de combustão como indicador de comportamento da combustão dos briquetes, sendo que, quanto maior for este índice, melhor será o desempenho global e, consequentemente, melhor será a qualidade do briquete; b. o briquete que apresentou o maior índice de combustão, apresentou também o mais baixo poder calorifico, o maior teor de cinzas, a maior densidade relativa aparente e a maior massa especifica (densidade a granel) ; c. a nível de significância estatística, a massa especifica foi a característica que apresentou a maior correlação com o índice de combustão, demonstrando que a densidade e um fator importante para a qualidade do briquete de carvão vegetal; d. de um modo geral, os briquetes diferenciam-se em suas características, independentemente do país de origem, sendo que, o briquete que apresentou o melhor desempenho global na combustão e consequentemente o maior índice de combustão - ICOM, foi o briquete americano EUA1; e. os quatro briquetes brasileiros apresentaram uma variação de qualidade elevada, alcançando praticamente os dois extremos dos valores observados para o índice de combustão. O BR3 apresentou o maior índice de combustão, sendo o melhor briquete brasileiro, e o segundo dentre todas as procedências testadas, e o BR4 apresentou o pior índice de combustão dentre todos briquetes testados / The purpose of this work was to analyse the physical and chemical characteristics of charcoal briquets, produced in three countries, and to evaluate their performance during the combust ion process. To evaluate the behavior of these briquets, it was developed a "combustion index", which correlates the time combustion, temperature generate during the combustion, and used up mass. The physical and chemical characteristics studied were: moisture content, fixed carbon, volatile matter, ashes content, calorific value, apparent, actual and bulk densities, friability, and compression strength. The following conclusion were obtained from the present study: a - it is possible to apply the combustion index, which well represents the performance of the briquets during the combustion process; b - the highest combustion index was achieved by the briquets which presented the lowest calorific value, highest ashes content, and highest apparent, actual, and bulk densities; c - at statistic significance leveI, the bulk densities was the characteristics which presented the higest correlation with the combustion index, showing that the density is very important to the quality of charcoal briquet; d - in general, the briquets presented different characteristics independently of their sources. Based upon the combustion index the best briquet tested was the one obtained from the United States of America, identified as EUA1; e - The four brazilian briquets presented high quality variation and they pratically reach the two extremely value of combustion index. The BR3 presented the second highest "combustion index". This briquet was the best brazilian charcoal briquet, while the BR4 showed the worst combustion index among all the briquets tested.

As amostras de carvão ativo de bagaço de cana-de-açúcar foram preparadas em temperaturas de carbonização de 500, 600 e 700 ºC, com tempos de ativação de 60 e 120 minutos e concentração de agente ativante (ZnC12) 30 e 60% em relação ao bagaço seco original. Foi utilizado como padrão, para verificação de eficiência, um carvão ativo alemão (Riedel). Estas amostras foram caracterizadas pelas seguintes análises: rendimento; teor e umidade; teor de cinzas; pH; teor de substâncias solúveis em água. Foi também estudado o desempenho destas amostras no descoramento de água de lavagem de cana-de-açúcar, utilizando 1% e 1,5% em peso de carvão ativo. Amostras preparadas a 500 ºC, 60 minutos e concentração de agente ativamente 0%, 30% e 60% em relação ao peso de bagaço seco original foram utilizadas no tratamento de água de lavagem de cana-de açúcar visando a diminuição do potencial poluidor, essas mesmas amostras foram utilizadas para determinação de poder de adsorção, equação e isoterma de Freundlich. Os resultados mostraram ser viável, em escala de laboratório a obtenção de carvão ativo de bagaço de cana-de-açúcar, para utilização no tratamento de água de lavagem de cana-de-açúcar visando diminuir o seu potencial poluidor. / Samples of activated carbon from cane-thrash were prepared in carbonization temperatures of 500, 600 and 700 ºC; activation times of 60 and 120 minutes, and concentrations of activating agent (ZnC12) 30 and 60% in relation to the original dry bagasse. A German activated carbon, was used a standard (Riedel). The samples were characterized by the following analysis: yield, proportion (5) of humidity, proportion of ashes; pH; proportion of solubles in water substances. It was also studied the performance in discolouring sugar-cane washing water using 1% and 1,5% in weight of activated carbon. Samples prepared in 500 ºC, 60 minutes and activating agent concentration of 0%, 30% and 60% in relation to the weight of the original dry bagasse were used in the treatment of sugar-cane washing water the purpose of reducing the polluter potential. They were used to determine the adsorption power, equation and Freundlish isotherm. The results showed it is possible to obtain active carbon from cane-thrash in laboratory scale, to be used in the treatment of sugar-cane washing water with the purpose of reducing its polluter potential.

As técnicas de perfilagem geofísica são amplamente utilizadas na indústria de petróleo e vem se tornando cada vez mais importante no setor mineiro. Em aplicaçções bem sucedidas, elas podem ser usadas para substituir a análise laboratorial de determinadas variáveis cujo custo muitas vezes é elevado. Por meio delas, podem ser determinadas as propriedades físicas e químicas de camadas de carvão, parâmetros importantes na elaboração do planejamento de lavra, bem como no controle e processamento do minério. Preferencialmente, a análise laboratorial é realizada em amostras obtidas a partir de recuperação de testemunhos de sondagem. Por outro lado, a perfilagem geofísica pode ser muito vantajosa, ajudando a resolver problemas relacionados com a perda de testemunho durante a perfuração. Além disso, ela pode ser aplicada em furos de desmonte que não possuem amostras intactas para análise, diminuindo o custo de investigação. Este trabalho estuda a possibilidade de controlar os parâmetros de qualidade de carvão por meio de perfilagem geofísica em furos de desmonte. Para isto, foram realizadas coletas de amostras de testemunho de sondagem (furos de exploração), perfilagem destes com gama natural e resistividade, bem como de furos de desmonte em áreas testes lavradas em um depósito de carvão conhecido. Os materiais provenientes destas áreas testes foram monitorados e regularmente amostrados até a chegada à correia transportadora de alimentação da usina e os parâmetros físicos e químicos foram determinados em laboratório. Estabelecendo-se um modelo de regressão para estimar os parâmetros de qualidade de carvão (teor de cinza e densidade), com base nos registros geofísicos de perfilagem dos furos de exploração e análises de testemunhos, foi possível prever seus valores (para uma dada camada de carvão do depósito) por meio de perfilagem geofísica de furos de desmonte. Os resultados obtidos demonstram que é possível visualizar e estimar a qualidade do carvão que alimenta a usina com a ajuda dos métodos geofísicos e de modelos de calibração. Os modelos mostram que existe uma boa correlação entre o conteúdo radiométrico do carvão, que é expressa pela gama natural, e seus parâmetros de qualidade. O erro relativo das estimativas para teor de cinzas não excedeu ± 13%. Foi feita a reconciliação entre massa lavrada, ROM (Run of Mine), e a calculada por meio da perfilagem geofísica, obtendo-se, também, erros da ordem de ± 10%. / The geophysical logging techniques are widely used in the petroleum industry and are becoming more important in the mining sector. In successful cases, they can be used to replace laboratory analysis which can be very expensive. Through these techniques, the physical and chemical properties of coal seams, important parameters required in mine planning, control and processing can be determined. Normally, the laboratory analysis is performed on samples obtained from the recovery of core samples during drilling. However, borehole logging can be very advantageous to help solve problems associated with low core sample recovery. It can also be applied in blasting holes. This dissertation investigates the possibility of controlling the quality parameters of coal by means of geophysical logging in blasting holes. Therefore, core drilling samples were recovered and collected in boreholes for exploration and these holes were also logged with natural gamma and resistivity probes. These two set of of data were checked for correlation and a regression model was derived. These regression model provides the means to obtain a physical and/or chemical estimation from the geophysical readings. Blasting holes in the same deposit, located in the area of study, were also geophysically logged as these holes do not provide intact cores for lab analysis The mined coal from these areas of study was tracked until arriving at the conveyor belt, feeding the plant where it was sampled. Establishing a model to estimate the quality parameters of coal (ash content and density), based on records of geophysical logging of boreholes for exploration, recovery and laboratory analyses of core samples, it was possible to predict the values of these materials (for a given coal seam of the deposit) through geophysical logging of blasting holes which were once present in the area, where they were extracted. The results show that it is possible to forecast and estimate the quality of the coal that feeds the plant with the aid of geophysical logging and calibration models obtained. The tools show that there is a good correlation between the radiometric content of coal, which is expressed by natural gamma, and the quality parameters of coal. The relative error of the estimates for ash content did not exceed ± 13%. In the end, the reconciliation process between the mass extracted, ROM (Run of Mine), and that calculated by using estimates based on geophysical logging was also conducted. The relative error of the estimates in respect to the mass extracted did not exceed ± 10%.