Atualmente a decrescente disponibilidade de carvões de excelente qualidade e seus preços elevados levam as coquerias a utilizarem carvões mais baratos e consequentemente com propriedades inferiores. Ao mesmo tempo, ocorre à necessidade de se manter as elevadas especificações de qualidade exigidas para o coque pelos altos-fornos. Nesse contexto, independente da escolha dos carvões a serem utilizados, o controle granulométrico dos carvões e misturas, realizado durante a britagem, pode manter ou até melhorar a qualidade do coque a ser produzido. O presente estudo teve como objetivo geral avaliar de que forma as propriedades dos carvões variam em relação a suas principais frações granulométricas após a cominuição, e estudar qual o efeito de diferentes distribuições de tamanhos de partículas sobre as propriedades de coques produzidos em escala de laboratório. Para isso, dois carvões coqueificáveis individuais e uma mistura foram amostrados, separados em frações granulométricas e caracterizados. Após a caracterização das matérias-primas, foram confeccionados coques em escala de laboratório, a partir de diferentes misturas de granulometrias para os carvões individuais amostrados. A caracterização dos coques foi realizada segundo análise imediata, textura, reatividade ao CO2 em termobalança, resistência a frio em tambor tipo I e microresistência. Os resultados obtidos da caracterização das matérias-primas mostraram que a cominuição dos carvões leva a concentrações de cinzas, matéria volátil e composição maceral em diferentes frações granulométricas produzindo alterações nas propriedades coqueificantes das frações granulométricas. O resultado da caracterização dos coques mostrou que cada carvão apresenta uma distribuição de tamanhos de partículas mais adequada, que irá gerar um coque de boa qualidade. Em termos de reatividade ao CO2, uma grande quantidade de partículas finas nas misturas levou a um aumento da reatividade dos coques produzidos. Além disso, a resistência mecânica foi mínima para as misturas grosseiras, enquanto uma mistura mais fina tendeu a produzir coques de resistência mecânica superior. / Nowadays, the decreasing availability of excellent quality coals and their high prices lead cokemakers to use cheaper coals, consequently with inferior properties. At the same time, there is the need to maintain the high coke quality specifications required for the blast furnace. In this context, independent of the choice of coal to be used, the particle size control of coals and blends, created during crushing, can maintain or even improve the quality of coke to be produced. The present study had as main objective to assess how the properties of coals vary in relation to its particle size fractions after crushing, and study what effect different particle size distributions can cause on the properties of coke produced in laboratory scale. Thus, two individual coking coals and a blend were sampled, separated into particle size fractions and characterized. After the characterization of raw materials, cokes were made on a laboratory scale, from blends of different particle sizes for an individual coals. The characterizations of cokes were done by proximate analysis, texture, thermobalance CO2 reactivity, cold strength in a CSR drum, and microstrength. The results of the characterization of raw materials showed that the comminution of coal leads to concentrations of ash, volatile matter and macerals on different size fractions, causing changes in coking properties of size fractions. The results of the characterization of the cokes showed that each coal used has a more suitable particle size distribution which will generate a good quality coke. In terms of CO2 reactivity, a large amount of small particles in the blend led to an increase of coke reactivity. Furthermore, the mechanical strength of cokes was sharply affected by coarse particle, while a blend with high fine proportion produced a coke with high mechanical strength.

Atualmente a decrescente disponibilidade de carvões de excelente qualidade e seus preços elevados levam as coquerias a utilizarem carvões mais baratos e consequentemente com propriedades inferiores. Ao mesmo tempo, ocorre à necessidade de se manter as elevadas especificações de qualidade exigidas para o coque pelos altos-fornos. Nesse contexto, independente da escolha dos carvões a serem utilizados, o controle granulométrico dos carvões e misturas, realizado durante a britagem, pode manter ou até melhorar a qualidade do coque a ser produzido. O presente estudo teve como objetivo geral avaliar de que forma as propriedades dos carvões variam em relação a suas principais frações granulométricas após a cominuição, e estudar qual o efeito de diferentes distribuições de tamanhos de partículas sobre as propriedades de coques produzidos em escala de laboratório. Para isso, dois carvões coqueificáveis individuais e uma mistura foram amostrados, separados em frações granulométricas e caracterizados. Após a caracterização das matérias-primas, foram confeccionados coques em escala de laboratório, a partir de diferentes misturas de granulometrias para os carvões individuais amostrados. A caracterização dos coques foi realizada segundo análise imediata, textura, reatividade ao CO2 em termobalança, resistência a frio em tambor tipo I e microresistência. Os resultados obtidos da caracterização das matérias-primas mostraram que a cominuição dos carvões leva a concentrações de cinzas, matéria volátil e composição maceral em diferentes frações granulométricas produzindo alterações nas propriedades coqueificantes das frações granulométricas. O resultado da caracterização dos coques mostrou que cada carvão apresenta uma distribuição de tamanhos de partículas mais adequada, que irá gerar um coque de boa qualidade. Em termos de reatividade ao CO2, uma grande quantidade de partículas finas nas misturas levou a um aumento da reatividade dos coques produzidos. Além disso, a resistência mecânica foi mínima para as misturas grosseiras, enquanto uma mistura mais fina tendeu a produzir coques de resistência mecânica superior. / Nowadays, the decreasing availability of excellent quality coals and their high prices lead cokemakers to use cheaper coals, consequently with inferior properties. At the same time, there is the need to maintain the high coke quality specifications required for the blast furnace. In this context, independent of the choice of coal to be used, the particle size control of coals and blends, created during crushing, can maintain or even improve the quality of coke to be produced. The present study had as main objective to assess how the properties of coals vary in relation to its particle size fractions after crushing, and study what effect different particle size distributions can cause on the properties of coke produced in laboratory scale. Thus, two individual coking coals and a blend were sampled, separated into particle size fractions and characterized. After the characterization of raw materials, cokes were made on a laboratory scale, from blends of different particle sizes for an individual coals. The characterizations of cokes were done by proximate analysis, texture, thermobalance CO2 reactivity, cold strength in a CSR drum, and microstrength. The results of the characterization of raw materials showed that the comminution of coal leads to concentrations of ash, volatile matter and macerals on different size fractions, causing changes in coking properties of size fractions. The results of the characterization of the cokes showed that each coal used has a more suitable particle size distribution which will generate a good quality coke. In terms of CO2 reactivity, a large amount of small particles in the blend led to an increase of coke reactivity. Furthermore, the mechanical strength of cokes was sharply affected by coarse particle, while a blend with high fine proportion produced a coke with high mechanical strength.

Atualmente a decrescente disponibilidade de carvões de excelente qualidade e seus preços elevados levam as coquerias a utilizarem carvões mais baratos e consequentemente com propriedades inferiores. Ao mesmo tempo, ocorre à necessidade de se manter as elevadas especificações de qualidade exigidas para o coque pelos altos-fornos. Nesse contexto, independente da escolha dos carvões a serem utilizados, o controle granulométrico dos carvões e misturas, realizado durante a britagem, pode manter ou até melhorar a qualidade do coque a ser produzido. O presente estudo teve como objetivo geral avaliar de que forma as propriedades dos carvões variam em relação a suas principais frações granulométricas após a cominuição, e estudar qual o efeito de diferentes distribuições de tamanhos de partículas sobre as propriedades de coques produzidos em escala de laboratório. Para isso, dois carvões coqueificáveis individuais e uma mistura foram amostrados, separados em frações granulométricas e caracterizados. Após a caracterização das matérias-primas, foram confeccionados coques em escala de laboratório, a partir de diferentes misturas de granulometrias para os carvões individuais amostrados. A caracterização dos coques foi realizada segundo análise imediata, textura, reatividade ao CO2 em termobalança, resistência a frio em tambor tipo I e microresistência. Os resultados obtidos da caracterização das matérias-primas mostraram que a cominuição dos carvões leva a concentrações de cinzas, matéria volátil e composição maceral em diferentes frações granulométricas produzindo alterações nas propriedades coqueificantes das frações granulométricas. O resultado da caracterização dos coques mostrou que cada carvão apresenta uma distribuição de tamanhos de partículas mais adequada, que irá gerar um coque de boa qualidade. Em termos de reatividade ao CO2, uma grande quantidade de partículas finas nas misturas levou a um aumento da reatividade dos coques produzidos. Além disso, a resistência mecânica foi mínima para as misturas grosseiras, enquanto uma mistura mais fina tendeu a produzir coques de resistência mecânica superior. / Nowadays, the decreasing availability of excellent quality coals and their high prices lead cokemakers to use cheaper coals, consequently with inferior properties. At the same time, there is the need to maintain the high coke quality specifications required for the blast furnace. In this context, independent of the choice of coal to be used, the particle size control of coals and blends, created during crushing, can maintain or even improve the quality of coke to be produced. The present study had as main objective to assess how the properties of coals vary in relation to its particle size fractions after crushing, and study what effect different particle size distributions can cause on the properties of coke produced in laboratory scale. Thus, two individual coking coals and a blend were sampled, separated into particle size fractions and characterized. After the characterization of raw materials, cokes were made on a laboratory scale, from blends of different particle sizes for an individual coals. The characterizations of cokes were done by proximate analysis, texture, thermobalance CO2 reactivity, cold strength in a CSR drum, and microstrength. The results of the characterization of raw materials showed that the comminution of coal leads to concentrations of ash, volatile matter and macerals on different size fractions, causing changes in coking properties of size fractions. The results of the characterization of the cokes showed that each coal used has a more suitable particle size distribution which will generate a good quality coke. In terms of CO2 reactivity, a large amount of small particles in the blend led to an increase of coke reactivity. Furthermore, the mechanical strength of cokes was sharply affected by coarse particle, while a blend with high fine proportion produced a coke with high mechanical strength.

Made available in DSpace on 2017-07-25T19:29:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 josiane.pdf: 937524 bytes, checksum: fac9597a15355333fedce082a07f433d (MD5) Previous issue date: 2006-05-17 / The objective of this study was to quantify the changes of the total carbon (C) and total nitrogen (N) stock, and the variation of the C pool’s in monthly soil samples, and the C balance and C sequestration rates provoked by the soil tillage systems. The soil samples were accomplished in a long term experiment implanted in 1988, in the experimental station of Fundação ABC located in Ponta Grossa city, Center-South area of the Paraná State. The soil tillage systems were comprised: a) Conventional Tillage (CT); b) Minimum Tillage (MT); c) No-tillage with chisel plow (NTCP) each three years; and d) No-tillage – Continuous (NTC). Soil samples for each treatments were obtained by digging 3 profiles of 20-cm x 50-cm (surface area) x 50-cm deep for each replicate, and collected from three depths (0,0- to 2.5- cm, 2.5- to 5-cm, 5- to 10-cm). In the samples collected in October of 2003, May of 2004 and November of 2004, the total organic carbon (TOC) and the total nitrogen in all of the depths was measured. The particle size fractionation was accomplished, separating the soil in fractions in the size of 2000 - 210 Wm, 210 - 53 Wm and <53 Wm. In all these fractions TOC was determined. The treatments had significant effects on TOC and TN contents and pools. The total C and N stock in NTC was superior to the other systems demonstrating larger maintenance of C in the soil. The larger concentration of C was observed in the 210 to 53 Wm particle size fraction in the NTC. In the 2000 - 210 Wm fraction of the 0,0-2,5 cm layer were observed larger changes in the C stock due to the management systems in the samples at all long year. The greatest change was accomplished to CT. In NTP, the stock of C was larger in all soil samples, indicating that the maintenance of the cultural residues in the associated surface protection of the aggregates allows larger accumulation of C. Although the C stock in the particle size fraction <53 Wm not to present significant differences among the management systems, and was observed the C migration of the coarse fractions (210-53 and 2000-210 Wm) to the recalcitrant particle size fraction, indicating a continuous C flow. The C balance model adjusted for the local conditions revealed that the oxidation rate acted by K2 is inferior to the simulations accomplished by other authors, demonstrating the importance of the local conditions. With this model, the minimum amount of crop residues to maintain NTC system in steady-state was 8,05 Mg ha-1 year-1 while in the PC treatment it won't be possible to reach the balance with the amount of crop residues placed in this long term experiment, being a deficient system. / RESUMO Este estudo teve por objetivo quantificar as alterações provocadas pela adoção de sistemas de manejo do solo sobre o estoque total de carbono (C) e nitrogênio (N), a variação do estoque do C nas épocas de coleta, o balanço de C e as taxas de seqüestro de C. As coletas do solo foram realizadas em um experimento de longa duração, implantado em 1988, na estação experimental da Fundação ABC em Ponta Grossa, Meso Região Centro-Oriental do Estado do Paraná. Os sistemas de manejo do solo foram avaliados: a) Preparo convencional (PC), Preparo mínimo (PM), plantio direto escarificado (PDE) e plantio direto permanente (PDP). As amostras foram coletadas em 12 épocas com intervalos mensais e nas profundidades de 0,0-2,5; 2,5-5,0 e 5,0-10 cm de profundidade. As amostras deformadas foram coletadas em mini-trincheiras nas camadas de 0,0-2,5 e 2,5-5,0 cm e na camada de 5,0- 10,0 cm com o auxílio do trado. Nas amostras coletadas em outubro de 2003, maio de 2004 e novembro de 2004 foi determinado o carbono orgânico total (COT) e o nitrogênio total (NT) em todas as profundidades amostradas. Nas amostras coletadas mensalmente foi realizado o fracionamento granulométrico da matéria orgânica, separando o solo em frações no tamanho 2000 – 210 Wm, 210 – 53 Wm e < 53 Wm. Em todas estas frações foi determinado o COT. O estoque total de C e N no PDP foi superior aos demais sistemas de manejo demonstrando maior manutenção do C no solo. O estoque de C nas frações granulométricas apresentaram diferenças significativas entre as camadas amostradas, observando-se maior concentração de C na fração 210 a 53 Wm do PDP. Na fração 2000 – 210 Wm da camada de 0,0-2,5 cm observaram-se maior alteração no estoque de C devido aos sistemas de manejo durante as épocas de coleta, sendo a maior amplitude de variação atribuída ao PC. No PDP, o estoque de C foi maior em todas as épocas de coleta indicando que a manutenção dos resíduos culturais na superfície associada à proteção dos agregados permite maior acúmulo de C. Embora o estoque de C na fração < 53 Wm não apresentar diferenças significativas entre os sistemas de manejo, observou-se uma migração do C das frações mais grosseiras (210-53 e 2000-210 Wm) para esta fração mais recalcitrante, indicando um fluxo contínuo de C. O modelo de balanço de C proposto por Henin e Dupuis (1945) e ajustado para as condições locais revelou que a taxa de oxidação representada pelo K2 é inferior às simulações realizadas por outros autores, demonstrando a importância das condições locais. Com este modelo, a quantidade mínima de resíduos culturais para manter sistema PDP em equilíbrio foi de 8,05 Mg ha-1 ano-1 enquanto no PC não será possível atingir o equilíbrio com a quantidade de resíduos culturais aportada, sendo um sistema deficitário.

Soil organic matter (OM) is a complex mixture of compounds, mainly derived from plants and microbes at various states of decay. It is part of the global carbon cycle and is important for maintaining soil quality. OM protection is mainly attributed to its association with minerals. However, clay minerals preferentially sorb specific OM structures, and clay sorption sites become saturated as OM concentrations increase. Therefore, it is important to examine how OM structures influence their association with soil minerals, and to characterize other protection mechanisms. Several techniques, which provide complementary information, were combined to investigate OM composition: Biomarker (lignin phenol, cutin-OH acid, and lipid) analysis, using gas chromatography/mass spectrometry; solid-state 13C nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy; and an emerging method, solution-state 1H NMR spectroscopy. OM composition of sand-, silt-, clay-size, and light fractions of Canadian soils were compared. It was found that microbial-derived and aliphatic structures accumulated in clay-size fractions, and lignin phenols in silt-size fractions may be protected from further oxidation. Therefore, OM protection through association with minerals may be structure-specific. OM in soils amended with maize leaves, stems, and roots from a biodegradation study were also examined. Over time, lignin phenol composition, and oxidation; and aliphatic structure contribution changed less in soils amended with leaves compared to soils amended with stems and roots. Compared to soils amended with leaves and stems, amendment with roots may have promoted the more efficient formation of microbial-derived OM. Therefore, plant chemistry influenced soil OM turnover. Synthetic OM-clay complexes and soil mineral fractions were used to investigate lignin protection from chemical oxidation. Coating with dodecanoic acid protected lignin from chemical oxidation, and overlying vegetation determined the relative resistance of lignin phenols in clay-size fractions from chemical oxidation. Therefore, additional protection from chemical oxidation may be attributed to OM composition and interactions between OM structures sorbed to clay minerals. Overall, these studies suggest that while association with minerals is important, OM turnover is also influenced by vegetation, and protection through association with clay minerals was modified by OM structure composition. As well, OM-OM interaction is a potential mechanism that protects soil OM from degradation.

Soil organic matter (OM) is a complex mixture of compounds, mainly derived from plants and microbes at various states of decay. It is part of the global carbon cycle and is important for maintaining soil quality. OM protection is mainly attributed to its association with minerals. However, clay minerals preferentially sorb specific OM structures, and clay sorption sites become saturated as OM concentrations increase. Therefore, it is important to examine how OM structures influence their association with soil minerals, and to characterize other protection mechanisms. Several techniques, which provide complementary information, were combined to investigate OM composition: Biomarker (lignin phenol, cutin-OH acid, and lipid) analysis, using gas chromatography/mass spectrometry; solid-state 13C nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy; and an emerging method, solution-state 1H NMR spectroscopy. OM composition of sand-, silt-, clay-size, and light fractions of Canadian soils were compared. It was found that microbial-derived and aliphatic structures accumulated in clay-size fractions, and lignin phenols in silt-size fractions may be protected from further oxidation. Therefore, OM protection through association with minerals may be structure-specific. OM in soils amended with maize leaves, stems, and roots from a biodegradation study were also examined. Over time, lignin phenol composition, and oxidation; and aliphatic structure contribution changed less in soils amended with leaves compared to soils amended with stems and roots. Compared to soils amended with leaves and stems, amendment with roots may have promoted the more efficient formation of microbial-derived OM. Therefore, plant chemistry influenced soil OM turnover. Synthetic OM-clay complexes and soil mineral fractions were used to investigate lignin protection from chemical oxidation. Coating with dodecanoic acid protected lignin from chemical oxidation, and overlying vegetation determined the relative resistance of lignin phenols in clay-size fractions from chemical oxidation. Therefore, additional protection from chemical oxidation may be attributed to OM composition and interactions between OM structures sorbed to clay minerals. Overall, these studies suggest that while association with minerals is important, OM turnover is also influenced by vegetation, and protection through association with clay minerals was modified by OM structure composition. As well, OM-OM interaction is a potential mechanism that protects soil OM from degradation.