Estudo do comportamento termoplástico do carvão da camada Barro Branco (Santa Catarina - Brasil) e sua influência no processo de coqueificação

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Flores, Bruno Deves
• Orientador(a): Osorio, Eduardo
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Carvão; Coque metalúrgico
• Palavras-chave em Inglês: Brazilian coal; Coke quality; Thermoplastic properties; Barro Branco coal seam
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/188447

O setor siderúrgico brasileiro é o maior consumidor de carvão mineral no país, o qual é majoritariamente utilizado pela indústria como matéria-prima da produção de ferro-gusa nos altos-fornos. Atualmente, o Brasil importa 100% de sua demanda de carvões metalúrgicos, uma contradição em relação a vasta reserva de carvão mineral nacional. Assim, a presente proposta de tese visou avaliar e justificar o comportamento termoplástico do carvão da camada Barro Branco (Santa Catarina – Brasil), bem como investigar sua influência na qualidade de coque metalúrgico, de modo a dar suporte técnico/científico a inserção de carvão nacional na siderurgia brasileira. Para isso o carvão da camada Barro Branco e três carvões coqueificáveis importados foram individualmente caracterizados e comparados a partir de análises químicas, petrográficas e termoplásticas. Foram realizados também estudos de plastometria com misturas de carvões (misturas binárias e industriais) de modo a avaliar a sinergia entre o carvão nacional e os demais carvões durante a etapa termoplástica da coqueificação. Coques foram produzidos em escala laboratorial a partir de carvões individuais e de misturas industriais para investigar a influência do carvão nacional. Nessas misturas o carvão Barro Branco foi utilizado para substituir de forma parcial ou total um carvão coqueificável de alto volátil americano. Além disso, as misturas foram elaboradas com variados teores de adição de coque verde de petróleo. Os coques produzidos foram caracterizados a partir de análises químicas, microestrutura porosa, microtextura ótica e testes de queda, tamboramento antes e após reação e reatividade ao CO2. Os resultados obtidos revelaram que o carvão da camada Barro Branco apresenta propriedades termoplásticas anômalas, caracterizadas pela elevada formação de fase plástica com baixa viscosidade. Essas características são oriundas da impregnação por compostos lipídicos de componentes petrográficos do grupo da vitrinita, resultando em elevado teor de hidrogênio, alta intensidade de fluorescência e maior rendimento de extração. Os estudos de interação revelaram que o carvão da camada Barro Branco promove aumento de plasticidade em misturas acima do previsto por modelos aditivos, evidenciando a elevada sinergia entre os carvões. Esses resultados foram atrelados a transferência de certa quantidade de material plastificante sob a forma líquida ou volátil entre o carvão Barro Branco e os demais carvões. Os coques produzidos com carvão Barro Branco apresentaram qualidade inferior (menor resistência a frio e a quente e maior reatividade) à coques gerados apenas com carvões importados. A perda de resistência mecânica a frio foi majoritariamente associada a estrutura porosa dos coques produzidos com carvão nacional, a qual é caracterizada por elevada quantidade de poros grandes e com forma irregular (baixa circularidade). A matriz carbonosa de coques gerados com carvão nacional apresenta domínios anisotrópicos mais desenvolvidos 8 em relação aos coques produzidos apenas com carvões importados. Todavia, observou-se aumento de reatividade do coque com o uso de carvão Barro Branco, fato que foi atrelado a possível presença de maiores quantidades de fases minerais catalíticas nesse carvão. Ainda assim, a inserção de carvão Barro Branco na produção de coques com elevado teor de coque verde de petróleo (30%) apresenta alta viabilidade técnica, uma vez que esse carvão reduz problemas de aglutinação das partículas inertes, gerando coque com qualidade similar ao produzido com carvões importados.