Caracterização química, física e metalúrgica das frações granulométricas de uma mistura de carvões típica para a produção de coque

(1)

Guilherme Liziero Ruggio da Silva Orientador: Prof.Dr. Paulo Santos Assis

(2)

(3)

Britagem adequada e consistente Amostragem

Grau de uniformidade

Distribuição dos carvões nos pátios Empilhamento e remoção

Tempo de permanência

Misturamento eficiente, para facilitar a interação entre os carvões e evitar flutuações da composição da mistura

Rotina adequada e consistente de preenchimento dos silos

Manutenção de quantidade mínima de estoque

Proporcionamento eficiente Dos carvões componentes

Seqüência de abertura de tremonhas fluxo contínuo, nivelamento e controle de carga

Determinação do ponto final de coqueificação

Fornos bem conservados e condições de aquecimento consistentes

Controle efetivo de quantidade de água, duração de extinção e uniforme repartição da água sobre a superfície da massa de coque no vagão.

(4)

4

O PARADOXO DA GRANULOMETRIA DE CARVÃO NA FABRICAÇÃO DE COQUE

Impactos da distribuição

granulometria de carvão

-Densidade de carga no forno;(Produtividade) -Resistência mecânica (D.I.);

-Depósitos de carbono; (Dificuldade Operacional)

Granulometria grosseira:

-Matéria mineral e inertes – nucleadoras e propagação de fissuras – Queda de resistência. (Gregory e Gibson >1,7mm)

-Reativos, formação e um número excessivo de poros – produção de coque esponja – baixa resistência mecânica. (Wolff e Mackowsky > 3mm)

Granulometria fina:

-Redução de densidade de carga – queda de resistência e produtividade

- Aumento de partículas reativas <0,25mm: limite inferior para formação de poros – baixo inchamento - diminui o contato entre partículas.

- Aumento de inertes entre 0,15 e 0,25mm: aumento da superfície específica – redução da eficiência de aglutinação da camada plástica.

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Geral:

O objetivo deste trabalho é caracterizar as faixas granulométricas da mistura de carvão da Gerdau Açominas, quanto às propriedades químicas, físicas e metalúrgicas e identificar a faixa em que carvão possui as melhores características para o processo de coqueificação

Específicos:

Caracterização do material superfino da mistura, no que tange a:

1) Petrografia: apreciar as distribuições de macerais na fração <0,149mm.

2) Análise de fluidez a fim de se conhecer quais os impactos que a cominuição excessiva acarreta a esta propriedade.

3) Análise Imediata por faixa granulométrica, principalmente a do material <0,149mm.

(6)

6

GRANULOMETRIA VERSUS DI 15-150

Nível de Britagem (% < 7 mesh)

DI

15

-150

% < 7mesh D.I. mas, % < 100mesh D.I.

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

(7)

O carvão é britado entre limites estreitos de tamanho. Esse é um compromisso entre: Maximizar a dilatação nas partículas inchantes de carvão;

Obter uma estrutura mais contínua do coque produto;

(8)

8



A dureza dos carvão; moabilidade (HGI)

Duros: 40 a 65

Medianos: 65-90

Macios: 90-115;

 Distribuição granulométrica no recebimento do carvão;

 Significativa porcentagem de partículas já na granulometria requerida para o carvão;

 Composição petrográfica do carvão;

 Teor e natureza da matéria mineral;

 Umidade;

 Desgaste das superfícies de britagem (martelos, placas, etc);

 Ajuste nos parâmetros operacionais de britagem.

FATORES QUE INFLUENCIAM A GRANULOMETRIA

(9)

(10)

10

CARVÃO

Alto

Volátil

Médio

Volátil

Baixo

Volátil

Soft

Coque de Petróleo

%

25

45

12

11

7 Mistura de carvões típica para produção de coque metalúrgico

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Faixas Granulométricas % M a té ri a V o lá ti l < 0,15mm 0,15mm 0,250mm 0,500mm 1,40mm 2,80mm 4mm 25,0 24,5 24,0 23,5 23,0 Accuracy Measures MAPE 0,460222 MAD 0,110816 MSD 0,018857 Variable Actual Fits Trend Analysis Plot for MV

Linear Trend Model

M.V. = 25,2986 - 0,336786*F.G.

(12)

12 Faixas Granulométricas % C in za s < 0,15mm 0,15mm 0,250mm 0,500mm 1,40mm 2,80mm 4mm 11,0 10,5 10,0 9,5 9,0 8,5 8,0 7,5 Accuracy Measures MAPE 2,87630 MAD 0,25116 MSD 0,07622 Variable Actual Fits

Trend Analysis Plot for CZ

Quadratic Trend Model

CZ= 12,6 - 1,90310*t + 0,186190*FG**2

(13)

(14)

14 Faixas Granulométricas % F e 2 O 3 < 0,15mm 0,15mm 0,250mm 0,500mm 1,40mm 2,80mm 4mm 10 9 8 7 6 5 Accuracy Measures MAPE 9,42788 MAD 0,65286 MSD 0,58444 Variable Actual Fits

Trend Analysis Plot for Fe2O3

Linear Trend Model

Fe2O3 = 4,08714 + 0,700357*FG Faixas Granulométricas A l2 O 3 < 0,15mm 0,15mm 0,250mm 0,500mm 1,40mm 2,80mm 4mm 30 29 28 27 26 25 24 Accuracy Measures MAPE 2,93706 MAD 0,78939 MSD 0,94186 Variable Actual Fits

Trend Analysis Plot for Al2O3

Linear Trend Model

Al2O3 = 29,3043 - 0,618214*FG

(15)

Temperatura (°C) T_a T_r Dilatação (%) Contração (%)

Dilatometria – Procedimentos – Interpretação de Resultados

(16)

16 Faixas Granulométricas % D ila ta çã o < 0,15mm 0,15mm 0,250mm 0,500mm 1,40mm 2,80mm 4mm 40 30 20 10 0 -10 -20 Accuracy Measures MAPE 28,8640 MAD 4,3810 MSD 31,9116 Variable Actual Fits Trend Analysis Plot for Dilatação

D= -42,1429 + 28,9405*FG - 3,05952*FG**2

RESULTADOS E DISCUSSÃO

(17)

Log DDPM PROPRIEDADE >4 EXCELENTE <4>2 ÓTIMO <2<1 BOM <1 FRACO Temperatura(o_C)

T

_{a ---}Range

T

_r Plástico

Log(ddpm

)

Plastometria – Procedimentos – Interpretação de Resultados

Máxima Fluidez

Range Plástico = Tr – Ta

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18 Faixas Granulométricas LO G .M áx im a Fl ui de z < 0,15mm 0,15mm 0,250mm 0,500mm 1,40mm 2,80mm 4mm 2.75 2.50 2.25 2.00 1.75 1.50 Accuracy Measures MAPE 2.37196 MAD 0.05222 MSD 0.00411 Variable Actual Fits

Trend Analysis Plot for LOG.MXFLU

(19)

Faixas Granulométricas R an ge p lá st ic o( °C ) 4mm 2,80mm 1,40mm 0,500mm 0,250mm 0,15mm < 0,15mm 85 80 75 70 65 60 55 50 45

Range plástico vs Faixas Granulométricas

(20)

(21)

(22)

22 Malha(mm) D en si da de (g /c m 3) 0,00 0,15 0,25 0,50 1,40 2,80 4,00 0,74 0,72 0,70 0,68 0,66 0,64 0,62 0,60 0,58 0,56

Densidade a granel da Mistura de carvão a 9% umidade

Curva Densimétrica da Mstura

Material -0,15mm

(23)

% Superfinos(-0,15mm) D en si da de (g /c m 3) M is tu ra 52.5 000 28.7 500 20.8 333 16.8 750 14.5 000 12.9 167 11.7 857 10.9 375 9.75 00 8.95 83 8.39 29 0.78 0.76 0.74 0.72 0.70 0.68 0.66 0.64 0.62 Accuracy Measures MAPE 2.31118 MAD 0.01616 MSD 0.00035 Variable Actual Fits

Trend Analysis Plot for Densidade MISCV

Yt = 0,606767 + 0,0198037*t - 0,000806116*t**2

∂densidade/∂%SF = 0

(24)

24

Os materiais das diferentes faixas granulométricas são sensivelmente diferentes, no que tange a:

 Concentração de material reativo nas frações mais finas, e diminuição de inertes nestas faixas.

 Diminuição considerável de Matéria Volátil com o decréscimo de tamanho de grão.

 Existência de um tamanho ótimo de grão que maximiza a dilatacão e fluidez máxima da mistura, bem como o range de plasticidade.

CONCLUSÕES

Com a realização do trabalho confirmou -se que os altos níveis de superfinos da mistura ( >15%) acarretam:

 baixa densidade de carga, em níveis excessivos, uma vez que este material é menos denso;

 impacta negativamente sobre a fluidez da mistura, já que partículas de tamanho ínfimo

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

 Teoria e prática do tratamento de minérios. Chaves,Arthur Pinto; Peres, Eduardo Clark. São Paulo,1999.

 Curso de Coqueificação – Murilo Botelho Ulhôa (Coal & Coke)

 Britagem e Moagem de carvão. Lima, José Renato Batista; Chaves, Arthur Pinto. Curso da ABM; São Paulo,2002.

 Britagem de carvões. Jardim, Júlio Cesar. Curso da ABM; São Paulo,1989.  Britabilidade de carvões. Conceição, Roberto Augusto; Ulhôa, Murilo Botelho. Seminário ABM; Rio de Janeiro, 1988.

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AGRADECIMENTOS/CONTATOS

guilherme.silva@gerdau.com.br