MODELOS DE PREVISÃO DE PROPRIEDADES A QUENTE DO COQUE

A resistência mecânica do coque a frio é definida como sendo a sua capacidade em resistir à fragmentação por solicitações mecânicas, impacto e/ou abrasão, em um tambor rotativo. Determina-se a extensão de sua redução granulométrica após ser submetido a um número fixo de revoluções em tambor de características padronizadas.

A Tabela 3.3.6.2 apresenta os principais testes de tamboramento utilizados para medir a resistência a frio do coque de alto-forno ao impacto, compressão e abrasão, simulando parcialmente o efeito das cargas suportadas pelo coque na zona de preparação do alto-forno.

Tabela 3.3.6.2 Testes de tamboramento^.

Tambor MICUM IRSID JIS ASTM

Norma MO3-046 MO3-046 K2151 D294-64

Granulometria do Coque (mm) +60 +20 +25 51-76 Peso da Amostra (kg) 50 50 10 10 Dimensões do Tambor (m) 1,0 x 1,0 1,0 x 1,0 1,5 x 1,5 0,914 x 0,457 Velocidade de rotação (rpm) 25 25 15 24 Total de Revoluções 100 500 30 ou 150 1400 Peneiras (mm) 60,40 e 10 40,20 e 10 50, 25 e 15 25 e 6

Furo das Peneiras Redondo Redondo Quadrado Quadrado

Símbolo dos índices ^M40

M10 I40 I20 e I10 DI ³⁰15 DI ¹⁵⁰15 Estabilidade (+25mm) Dureza (+6mm)

Os resultados dos testes de tamboramento podem ser expressos de duas formas: um que considera a quantidade de finos produzidos e que corresponde a resistência a abrasão representados pelos símbolos M10, I20 e I10 e o outro expressando a quantidade de coque graúdo remanescente do tamboramento, indicando a resistência ao impacto e abrasão representados pelos símbolos M40, I40, DI ³⁰₁₅, DI ¹⁵⁰₁₅ e Estabilidade ASTM.

3.3.7 Modelos de Previsão de Propriedades a Quente do Coque

A importância da caracterização da resistência do coque a altas temperaturas, principalmente, a determinação da resistência do coque após reação com C02 (CSR), foi revelada em pesquisas básicas e nas dissecações de altos-fornos realizadas no Japão. A prática operacional

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mostrou que o CSR apresentava alguma influência no desempenho do alto-forno (a permeabilidade da carga é melhorada com o aumento do CSR). Kojima e Sakurai mostraram que não apenas a resistência a frio do coque podia ser prevista a partir da petrografia de carvão, mas também o CSR a partir do volume de inertes e da refletância média (R_o). A

Figura 3.3.7.1 mostra as curvas usadas por Kojima para a previsão de CSR.

Figura 3.3.7.1 Relação da resistência após reação (CSR) e teor de inerte maceral.

Como pode ser observado no gráfico, a faixa ótima de inertes macerais dos carvões está entre 20 e 30%, e reflectância média entre 1,1 a 1,4%. Com isto limita-se a utilização de carvões do hemisfério sul e carvões alto voláteis com reflectância media abaixo de 1% e baixo voláteis com reflectância acima 1,4%. A maioria dos primeiros modelos formulados estão mais

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ligados a origem dos carvões e ao seu nível de exportação e consumo destes materiais, que basicamente na década de 60 eram americanos ou europeus. Após estudos de Canadenses e Australianos, estes verificaram que a composição química da cinza pode ser mais importante no controle de CRI que o rank, acelerando a taxa de reação de diferentes rank de carvões em presença de CO₂, Price et Al sugerem o diagrama mostrado na Figura 3.3.7.3. A Figura

3.3.7.2 mostra que para carvões Australianos, embora estes apresentem mais inertes macerais

possuem CSR mais elevados que os carvões Americanos.

Figura 3.3.7.2 Relação da resistência após reação (CSR) e a resistência mecânica a frio

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Figura 3.3.7.3 Relação da basicidade da cinza de carvões Canadenses e CSR para uma dada

refletância.

Pearson, afirma que os testes de CSR (norma ASTM) e DI (norma JIS) tem comportamento similar com referencia a petrografia e rank. E observando a Figura 3.3.7.2 pode ser visto que estes não tem correlação entre si. E também pode ser notado que para carvões coquei ficáveis (hard coking coals) os carvões Canadenses e Australianos tem melhores valores de CSR^[17].

Miyazu, Okuyama e Fukuyama (MOF) apresentaram um modelo que determinava o intervalo permitido para fluidez e refletância para que se produza um coque com resistência mecânica a frio compatíveis ao uso de altos-fornos^[18]. O diagrama também delimita o intervalo plástico para as misturas que deve estar entre 60 e 1000dpm. A Figura 3.3.7.4 mostra o diagrama de MOF. Pode ser observado que o rank parece correlacionar-se com fluidez e refletância somente para carvões americanos, e que o intervalo para se produzir um coque com boa resistência mecânica deve-se trabalhar no intervalo de rank entre 1,2 e 1,3% de refletância, o que confirma as afirmações de Pearson.

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Figura 3.3.7.4 Reprodução do diagrama original de MOF mostrando a relação entre fluidez e

rank (reflectância) e a janela onde podem ser obtidos valores de DI ³⁰15 entre 90 e 92%.

Os modelos tão diferentes embora tenham características em comum so podem ser explicados pela origem, os carvões do Canada são do período Cretácio, são carvões de água doce e formados pela pressão de depósitos de água doce que tinham volumes e pressão menores do que os dos oceanos. São mais novos 150 milhões de anos que os carvões Americanos. Dessa forma, o comportamento desses carvões é completamente diferente dos carvões americanos. Os carvões americanos são carvões de água salgada. Formados pela pressão dos oceanos há 350 milhões de anos e foram muito mais pressionados e compactados pelos oceanos e muito mais velhos em sua idade geológica que os demais. Os carvões do Canadá não respondem da mesma maneira aos requerimentos da coqueificação como os carvões Americanos que são muito mais antigos. Os carvões do Canadá tem que ser trabalhados com outros carvões de maior poder coqueificante, como o fazem para os carvões Australianos. Os carvões Australianos e Europeus (Polônia) são do Período Pretácio e foram formados há 280 milhões de anos.

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As usinas brasileiras, evitaram por anos comprar carvão do Canadá por serem muito diferentes dos carvões Americanos. É bom lembrar que há 40 anos atrás o mundo só consumia o carvão Norte-Americano e mesmo os carvões Australianos foram submetidos a estudos por anos e anos até serem aprovados na produção de coque para altos-fornos.

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