Minérios de ferro do Brasil como transportadores de oxigênio para aplicação em processos de combustão com recirculação química

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Nascimento, Rebecca Araújo Barros do
Orientador(a): Melo, Dulce Maria de Araújo
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Efeito estufa
Captura de CO2
Combustão com recirculação química
CLC
Minério de ferro
Área do conhecimento CNPq:
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/27227
Resumo: O setor de geração de energia térmica é o maior emissor de CO2 entre todos os setores industriais. Com a grande dependência da utilização dos combustíveis fósseis na geração de energia, as tecnologias de Captura e Armazenamento de CO2 (CAC) surgem como uma opção importante para reduzir as emissões globais de CO2. A tecnologia de Combustão com Recirculação Química (Chemical Looping Combustion - CLC) ganhou uma atenção especial devido à sua vantagem de captura inerente de CO2 com penalidade energética mínima e baixo custo, especialmente para geração de energia. O desempenho dessa tecnologia depende da seleção adequada do transportador de oxigênio. Materiais como minérios à base de ferro são considerados de baixo custo, abundantes no Brasil e são os mais amplamente utilizado como transportador de oxigênio em aplicações CLC. Em vista disso, esta dissertação de mestrado tem como objetivo selecionar minérios de ferro do Rio Grande do Norte e de Minas Gerais como promissores a serem avaliados em processos CLC. As técnicas e metodologias de caracterizações empregadas foram Florescência de Raios X (FRX), Difração de Raios X (DRX), Redução à Temperatura Programada (RTP), resistência à fratura, perda por atrito e reatividade por termogravimetria. Pelas características estruturais e pelos testes de reatividade pode-se considerar que os minérios possuem porcentagem de ferro redutível para aplicações CLC consideráveis, também que as partículas dos minérios foram totalmente regeneradas após o terceiro ciclo, porém o Ita-RN apresentou mecanismos de redução e oxidação mais simples. Os minérios de ferro possuem boa resistência mecânica e alta resistência ao atrito apresentada pelo Ita-RN e a Magnetita. Por fim os minérios de ferro alcançaram uma alta reatividade e taxa de conversão com metano como gás combustível. Logo é possível inferir-lhes como materiais promissores para aplicações em processos CLC.
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A tecnologia de Combustão com Recirculação Química (Chemical Looping Combustion - CLC) ganhou uma atenção especial devido à sua vantagem de captura inerente de CO2 com penalidade energética mínima e baixo custo, especialmente para geração de energia. O desempenho dessa tecnologia depende da seleção adequada do transportador de oxigênio. Materiais como minérios à base de ferro são considerados de baixo custo, abundantes no Brasil e são os mais amplamente utilizado como transportador de oxigênio em aplicações CLC. Em vista disso, esta dissertação de mestrado tem como objetivo selecionar minérios de ferro do Rio Grande do Norte e de Minas Gerais como promissores a serem avaliados em processos CLC. As técnicas e metodologias de caracterizações empregadas foram Florescência de Raios X (FRX), Difração de Raios X (DRX), Redução à Temperatura Programada (RTP), resistência à fratura, perda por atrito e reatividade por termogravimetria. Pelas características estruturais e pelos testes de reatividade pode-se considerar que os minérios possuem porcentagem de ferro redutível para aplicações CLC consideráveis, também que as partículas dos minérios foram totalmente regeneradas após o terceiro ciclo, porém o Ita-RN apresentou mecanismos de redução e oxidação mais simples. Os minérios de ferro possuem boa resistência mecânica e alta resistência ao atrito apresentada pelo Ita-RN e a Magnetita. Por fim os minérios de ferro alcançaram uma alta reatividade e taxa de conversão com metano como gás combustível. Logo é possível inferir-lhes como materiais promissores para aplicações em processos CLC.The thermal power generation sector is the largest emitter of CO2 among all industrial sectors. With the heavy reliance on fossil fuels for power generation, CO2 Capture and Storage technologies (CCS) are emerging as an important option to reduce global CO2 emissions. Chemical Looping Combustion (CLC) technology gained special attention because of its inherent CO2 capture advantage with minimal energy penalty and low cost, especially for power generation. The performance of this technology depends on the proper selection of the oxygen carrier. Materials such as iron-based ores are considered low-cost, abundant in Brazil and are the most widely used as an oxygen carrier in CLC applications. In view of this, this dissertation aims to select iron ore from Rio Grande do Norte and Minas Gerais as promising to be evaluated in CLC processes. The techniques and methodologies used were XRay Flux (XRD), X-Ray Diffraction (XRD), Programmed Temperature Reduction (RTP), fracture resistance, friction loss and thermogravimetric reactivity. Due to the structural characteristics and the reactivity tests it can be considered that the minerals have a percentage of reducible iron for considerable CLC applications, also that the ore particles were fully regenerated after the third cycle, but the Ita-RN presented mechanisms of reduction and oxidation simpler. The iron ores have good mechanical strength and high resistance to friction presented by Ita-RN and Magnetita. Finally, iron ores achieved a high reactivity and conversion rate with methane as the fuel gas. It is therefore possible to infer them as promising materials for applications in CLC processes.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)2020-12-28CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICAEfeito estufaCaptura de CO2Combustão com recirculação químicaCLCMinério de ferroMinérios de ferro do Brasil como transportadores de oxigênio para aplicação em processos de combustão com recirculação químicainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAISUFRNBrasilinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALMinériosferroBrasil_Nascimento_2019.pdfapplication/pdf4019130https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/27227/1/Min%c3%a9riosferroBrasil_Nascimento_2019.pdf0b2cd358fa067ee08ab91a472a8eaf0eMD51TEXTMinériosferroBrasil_Nascimento_2019.pdf.txtMinériosferroBrasil_Nascimento_2019.pdf.txtExtracted texttext/plain154193https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/27227/2/Min%c3%a9riosferroBrasil_Nascimento_2019.pdf.txt3a156304cbae08313ccafd400daa35d6MD52THUMBNAILMinériosferroBrasil_Nascimento_2019.pdf.jpgMinériosferroBrasil_Nascimento_2019.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1515https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/27227/3/Min%c3%a9riosferroBrasil_Nascimento_2019.pdf.jpg1029b1ba3d86f538004cec219c7a4017MD53123456789/272272024-03-19 01:01:28.58oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/27227Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2024-03-19T04:01:28Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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