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Previous issue date: 2010-03-26 / The aim of this study was to characterize the main physical and chemical
properties, and testing of combustion and CO2 reactivity of biomass, towards its use as
material injetante the tuyeres of blast furnaces. This aims to use economic and
environmental gains by reducing the rates of carbon emissions and trading of Certified
Emission Reductions.
The biomass studied were two types of cellulignin: cellulignin from 100% wood
and 50% wood + 50% organic matter of trash- MOL, five types of waste biomass in
natura: marc barley, macadamia shells, cobs corn, sugar cane bagasse and wood Eucalytus
urophylla.
Carbonization was carried out at three temperatures (450, 600 and 900 oC) to
provide data that could determine the temperature or temperature range in which the ?in
natura? biomass and cellulignin should be carbonized to obtain the best properties to use
as fuel/reducer in blast furnaces.
Simulation tests of injection of powdered materials in blast furnaces were
performed with three different masses (200, 250 and 300mg) for setting the rate of
injection, after setting the mass to be injected (250mg) studied the carbonaceous were
tested to obtain rates of combustion (burning efficiency). Tests were also made of mixtures
of biomass with coal of low volatile coal, showing the synergy when mixing these coals.
The rates of combustion-IC is obtained from the analysis of gaseous combustion products
by gas chromatography.
Tests of reactivity to CO2 at three temperatures (950, 1000 and 1050 oC) in order to
obtain kinetic data (apparent activation energy and frequency factor) of various coals. The
continuous reaction model (Equation Mampel-1st order) was used and the kinetic values
obtained from the Arrhenius plot.
Correlations of various physical and chemical properties of carbonaceous study
(total carbon, fixed carbon, volatile matter, alkali content, density-He, density-Hg, open
porosity, total porosity and surface area) compared to the rate of combustion-IC were
obtained. It was also correlated the rate of combustion-IC with the values of reactivity to
CO2 / O objetivo geral deste trabalho foi avaliar a viabilidade de utiliza??o de biomassas e seus
carv?es atrav?s da inje??o pelas ventaneiras dos Altos-Fornos - t?cnica conhecida como
Inje??o de Carv?es Pulverizados (ICP). Desta forma, diferentes biomassas e seus carv?es
tiveram as suas propriedades f?sicas e qu?micas avaliadas, sendo realizados tamb?m testes
de combust?o e de reatividade ao CO2. Esta utiliza??o visa ganhos ambientais e
econ?micos, atrav?s da redu??o dos ?ndices de emiss?es de carbono e comercializa??o de
Certificados de Emiss?es Reduzidas. As biomassas estudadas foram dois tipos de
celuligninas: celuligninas provenientes de 100% madeira e celuligninas provenientes de
50% madeira + 50% mat?ria org?nica do lixo, cinco tipos de res?duos de biomassas ?in
natura?: baga?o de cevada, cascas de macad?mia, sabugo de milho, baga?o de cana e
madeira de Eucalyptus urophylla. Foram realizadas carboniza??es em tr?s temperaturas
(450?C, 600?C e 900?C), visando obter dados que pudessem determinar a temperatura ou
faixa de temperatura na qual as celuligninas e biomassas ?in natura? devem ser
carbonizadas para se obter as melhores propriedades visando a utiliza??o como
combust?veis/redutor nos Altos-Fornos. Os carbon?ceos estudados foram ensaiados para a
obten??o dos ?ndices de combust?o (efici?ncia de queima). Tamb?m foram realizados
testes de misturas de carv?es de biomassas com carv?o mineral baixo vol?til, mostrando a
sinergia quando se misturam estes carv?es. Foram realizados ensaios de reatividade ao
CO2 em tr?s temperaturas (950?C, 1000?C e 1050?C) com o intuito de obter dados
cin?ticos (energia de ativa??o aparente e fator de frequ?ncia) de diversos carv?es. Utilizouse
o modelo de rea??o cont?nua (Equa??o de Mampel-1? ordem) e os valores cin?ticos
foram obtidos atrav?s do gr?fico de Arrhenius. Correla??es de diversas propriedades
f?sicas e qu?micas dos carbon?ceos estudados em rela??o ao ?ndice de combust?o-IC foram
obtidas. Tamb?m foi correlacionado o ?ndice de combust?o-IC com os valores de
reatividade ao CO2. Os resultados mostraram que as celuligninas CCC3(50% madeira + 50
% lixo) e CCC5 (100% madeira) possuem caracter?sticas semelhantes ao carv?o vegetal
tradicional, podendo serem injetadas nas ventaneiras, sem necessidade de carboniza??o. A
temperatura de carboniza??o de biomassas deve ser entre 450?C e 600?C, possibilitando
melhores rendimentos gravim?tricos e boas caracter?sticas f?sico-qu?micas. De modo geral,
os maiores ?ndices de combust?o foram obtidos pelos carv?es carbonizados ? 600?C e pelo
Carv?o vegetal tradicional (madeira de Eucalyptus). Avaliando-se as propriedades f?sicas e
qu?micas dos materiais carbon?ceos com o ?ndice de combust?o, pode-se dividir os
materiais em quatro grupos espec?ficos (grupo de biomassas in natura, grupo das
celuligninas, grupo dos carv?es vegetais e grupo dos carv?es minerais). Os valores dos
ensaios de reatividade ao CO2 est?o em conson?ncia com os resultados de ?ndice de
combust?o, onde os carv?es de celulignina, bem como os carv?es de biomassa tradicional,
s?o materiais de alta reatividade com grande potencial para utiliza??o na inje??o em altoforno.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:jspui/2247 |
| Date | 26 March 2010 |
| Creators | Lopes, Claudio Rocha |
| Contributors | L?lis, Roberto Carlos Costa, Carvalho, Ana M?rcia Macedo Ladeira, Carneiro, Ang?lica de C?ssia Oliveira, Silva, Alexandre Jos? da, Carvalho, Alexandre Monteiro de |
| Publisher | Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Programa de P?s-Gradua??o em Ci?ncias Ambientais e Florestais, UFRRJ, Brasil, Instituto de Florestas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRRJ, instname:Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, instacron:UFRRJ |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | ABM - ASSOCIA??O BRASILEIRA DA NOZ MACAD?MIA. Dispon?vel em: <http://www.abm.agr.br>. Acesso em: 10/06/2009. ABRELPE - Associa??o Brasileira de Empresas de Limpeza P?blica e Res?duos Especiais. Dispon?vel em: <http://www.abrelpe.org.br>. Acesso em: 20/08/2009. ALLEN, T. Particle Size Measurement, Volume 2 ? Surface Area and Pore Size Determination, fifth edition, 251 p., 1997. ALMEIDA, J. M. Efeito da Temperatura Sobre Rendimento e Propriedade dos Produtos da Carboniza??o de Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden. 1983. Disserta??o (Mestrado em Ci?ncia Florestal), Universidade Federal de Vi?osa, Vi?osa ? MG, 1983. AMS ? Associa??o Mineira de Silvicultura. Dados estat?sticos. Dispon?vel em: <http://www.silviminas.com.br. Acesso em: 15/07/2009. ANDRADE, A. M., SANTIAGO, A. R. Carboniza??o de Res?duos do Processamento da Madeira de Eucalipto. Ci?ncia Florestal, Santa Maria - RS, V. 15, n. 1, p. 1-7, 2005. ANTAL, M. J.; GRONLI, M. 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