Impregnação e desmineralização do carvão vegetal : alternativas para diminuição de reatividade visando sua utilização na produção de coque - Fraga, Matheus Teixeira (2019)
A utilização de finos de carvão vegetal na produção de coque em substituição a outros materiais de origem fóssil é uma das alternativas com grande potencial para a diminuição na emissão de CO2/t gusa. Contudo, a inserção de carvão vegetal na coqueificação apresenta fortes limitações. Propriedades do carvão vegetal como sua elevada área superficial e por vezes a presença de elementos catalíticos em suas cinzas resultam em elevada reatividade ao CO2. Desta maneira, quando adicionada ao coque, a partícula de carvão vegetal acaba por atuar como fragilizante mecânico pelo fato de ser consumida preferencialmente. O presente trabalho buscou avaliar os efeitos da impregnação com alcatrão e da desmineralização do carvão vegetal sobre sua reatividade ao CO2, visando a fabricação de coques com propriedades encetáveis ao alto-forno. Para isto, utilizou-se amostras de finos de carvão vegetal que passaram por ajuste granulométrico atingindo tamanho entre 0,5 e 1 mm. Três amostras de carvão vegetal impregnadas por alcatrão foram produzidas, visando a diminuição de área superficial, com a diferença entre elas na proporção de alcatrão utilizada. Outra amostra de carvão vegetal foi preparada através do processe de desmineralização, visando a retirada da sua matéria mineral e, por consequência, de possíveis minerais catalíticos. Logo após, todas as amostras passaram por ensaio de pirólise a 1000 °C. A averiguação da reatividade ao CO2 das amostras de carvão vegetal impregnado e carvão vegetal desmineralizado foi realizada através de análise morfológica e de reatividade ao CO2 em termobalança. Além disto, coques em escala laboratorial foram produzidos a partir da inserção de carvão vegetal e carvão vegetal impregnado, os quais foram caracterizados através de ensaios de tambor I, CRI e SCR. Os resultados obtidos revelaram que a realização da impregnação do carvão vegetal por alcatrão foi eficiente, sendo possível observar sua deposição sobre a matriz carbonosa de forma a cobrir totalmente parte dos poros. Isto se torna mais evidente para maiores quantidades de alcatrão. Através da impregnação do carvão vegetal foi possível observar uma diminuição de área superficial e de reatividade ao CO2. Os resultados referentes a desmineralização mostraram ser possível a retirada de grande parte da matéria mineral do carvão vegetal através da metodologia utilizada. Isto ocasionou uma redução de reatividade ao CO2. Os coques produzidos neste estudo mostraram que a adição de carvão vegetal gera um aumento de reatividade e diminuição de resistência mecânica, enquanto que a utilização carvão vegetal impregnado por alcatrão resulta em uma manutenção da qualidade do coque, apresentando uma diminuição significativa de reatividade ao CO2 e aumento de resistência mecânica. Isto está relacionado ao efeito protetor contra o gás CO2 causado pela impregnação do alcatrão sobre as partículas de carvão vegetal.