ZEOLITIZAÇÃO DE CINZAS DE COMBUSTÃO DE CARVÃO:

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III CONGRESSO BRASILEIRO

www.cientec.rs.gov.br

ZEOLITIZAÇÃO DE CINZAS DE COMBUSTÃO DE CARVÃO:

A QUESTÃO DA ECONOMICIDADE DO PROCESSO

FERRET, L.S.; GUARIENTI, F.H. (CIENTEC) PIRES, M.J.R.; CARDOSO, A. (PUCRS)

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Introdução

• Contexto

Muitas pesquisas no assunto, principalmente em obtenção (viabilidade técnica) e uso.

Pouco em otimização de processo,

principalmente em tornar o processo

economicamente viável.

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Zeólitas X Cinzas

ZEÓLITAS

• Alumino silicato cristalino

• Tetraedros de silica

• Substituição de Si por Al

• Carga negativa compensada por cations

• CTC, absorção, catalise

CINZAS

• Alumino silicato:

amorfo, muscovita, caulinita, ortoclásio

• Q, Calcita, Hematita e Mulita

• Fonte de Si e Al

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Opções de processo de obtenção

• Tratamento hidrotérmico em meio alcalino em um estágio.

• Extração de Si em meio alcalino, seguido de tratamento hidrotérmico.

• Tratamento hidrotérmico em meio alcalino em dois estágios.

• Fusão prévia das cinzas com a base,

seguido de tratamento hidrotérmico.

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Análise Morfológica - Cinzas Candiota

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Análise Morfológica - Zeólitas

NaOH 3M, 6mL/g, 100

^o

C, 1dia 100.1D.3.Na6 - CIENTEC

NaOH 1M, 18mL/g, 150

^o

C, 1dia

150.1D.1.Na18 - PUCRS

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CTC e rendimento do processo

• 100.1D.3.Na6

..0,57 em relação a CTC teórica da zeólita P (4,6 meq/g)

..cada unidade de massa de cinza Candiota produziu 0,94 unidades de massa deste produto

• 150.1D.1.Na18

.. 0,62 em relação a CTC teórica da zeólita P (4,6 meq/g)

..cada unidade de massa de cinza Candiota

produziu 1,0 unidades de massa deste produto

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1 estágio

Tratamento Hidrotérmico Convencional

100.1D.3.Na6

^(xR$1000)

entrada Saída

0,01 1t cinzas 0,96 0,94t zeólita P (R$1.020/t)

0,83 0,72t NaOH 0,04 6t água industrial 0,08 energia

0,96 total 0,96 total

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1 estágio

• a 100.1D.3.Na6 custaria R$1020,00/T ou US$628/T (maio 2011).

• Já a 150.1D.1.Na18 teria um custo de

produção 18% maior que a 100.1D.3.Na6

(por unidade de massa), e mostrou uma

CTC 11% maior.

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Preços das zeólitas

• Naturais:<US$200/T.

• Sintéticas puras: >US$600/T.

• Zeólita P (em base cinzas)do 1º estágio foi

colocado em US$300/T, e a da zeólita A de

maior pureza do 2º estágio, o dobro deste

valor, ou seja, US$600/T.

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Balanço de massa

• Na obtenção da 100.1D.3.Na6

aproximadamente 40% das cinzas ficaram solubilizadas na solução remanescente do tratamento hidrotérmico com NaOH, e de

igual forma 30% no caso do 150.1D.1.Na18; e

• 12,5 e 10% do Sódio adicionado com o NaOH para os tratamentos hidrotérmicos ficaram

incorporados aos produtos 100.1D.3.Na6 e

150.1D.1.Na18, respectivamente.

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2 estágios

Tratamento Hidrotérmico Convencional obtendo a 100.1D.3.Na6 no 1ºestágio

^(xR$1000)

entrada saída

0,01 1t cinzas 0,46 0,94t zeólita P

0,83 0,72t NaOH 0,94 0,96t zeólita A de maior pureza

0,36 0,447t Al(OH)₃ 0,04 6t água industrial 0,10 energia

0,16 outros custos e lucro

1,50 total 1,50 total

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Conclusões

• zeólitas de cinzas ainda não tem preço estabelecido de venda (pelo mercado), é necessário o balizamento de seu preço pelo preço dos produtos concorrentes, ou seja das zeólitas naturais e das

sintéticas puras.

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continuação Conclusões

• Um bom indice seria o maior preço da zeólita pura análoga multiplicado pela

relação entre as CTC da zeólita de cinzas e

o valor teórico da CTC da zeólita análoga

(neste caso o da zeólita P).

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continuação Conclusões

• Para que se chegue a um produto

economicamente viável muito ainda há de ser feito em busca da otimização de uso dos insumos, bem como a busca de

insumos alternativos de menor custo.

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