Efeito da densidade de corrente, simulada a partir da variabilidade da irradiância solar, sobre a eficiência da eletrorrecuperação de zinco e qualidade do produto

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Juliana Karla Leite Silva Monteiro
• Orientador(a): Daniel Majuste
• Banca de defesa: Virginia Sampaio Teixeira Ciminelli, Rodrigo Alberto Moreira Gomes, Matheus Pereira
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de Minas
• Departamento: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Energia solar fotovoltaica; Irradiância solar; Corrente contínua simulada; Eletrodeposição; Zinco
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/1843/46549

A presente dissertação de mestrado discute os efeitos da densidade de corrente, fixa ou altamente variável, sobre a eficiência energética do processo de eletrorrecuperação de zinco e qualidade do produto. Tendo em vista as incertezas acerca do preço futuro e disponibilidade de energia elétrica, faz-se necessário avaliar o uso de fontes renováveis, como a energia solar, para alimentação de processos metalúrgicos. Diferentes perfis de corrente elétrica foram simulados a partir da variabilidade da irradiância solar, o que depende da revolução e rotação da Terra e da movimentação de diferentes tipos de nuvens na atmosfera. A abordagem experimental adotada consistiu na adoção de procedimento multiparâmetros para classificação dos dias conforme a variabilidade da irradiância solar e uso de algoritmo consolidado para simular o desempenho de sistemas fotovoltaicos. A corrente elétrica contínua, gerada a partir de simulações numéricas, foi aplicada à eletrodeposição de zinco, processo selecionado devido ao consumo intensivo de energia. As simulações resultaram em densidades de corrente médias na faixa 261 a 809Am-2. As eficiências de corrente e consumos específicos de energia calculados para o processo foram satisfatórios (>90% e <3000kWht-1, respectivamente). A caracterização dos depósitos de zinco, normalmente porosos devido a reação secundária típica (i.e., evolução de hidrogênio), revelou que os materiais produzidos com densidade de corrente altamente variável são visivelmente mais rugosos. A medição da resistência à flexão dos depósitos indicou resistências crescentes com o aumento da densidade de corrente média, o que, no entanto, não causou a sua fratura ou quebra durante o estripamento. Ensaios de eletrorrecuperação de zinco a partir de eletrólito contendo íons magnésio (Mg2+), impureza tipicamente presente na solução industrial, demonstraram uma pequena diminuição gradual da eficiência de corrente e aumento do consumo de energia, com a elevação da concentração dessa impureza. O aumento de íons Mg+2 no eletrólito aumentou a quantidade de poros nos depósitos de zinco e nódulos foram observados, o que não alterou significativamente o comportamento mecânico do material durante os ensaios de dobramento. Portanto, os resultados obtidos no presente trabalho sugerem a aplicabilidade de uma densidade de corrente altamente variável, obtida a partir de sistemas fotovoltaicos, para a produção de zinco com eficiência e qualidade adequadas a produção industrial.