Estudo do aproveitamento de resíduo de mineração rico em calcário para produção de cal e captura de dióxido de carbono

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2014
Autor(a) principal: Barbosa, Raquel Chamone lattes
Orientador(a): Hori, Carla Eponina lattes
Banca de defesa: Arouca, Fábio de Oliveira lattes, Ávila Neto, Cícero Naves de lattes, Xavier, Marcelo Fonseca lattes
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Uberlândia
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Departamento: Engenharias
País: BR
Palavras-chave em Português:
Cal
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15240
https://doi.org/10.14393/ufu.di.2014.309
Resumo: The increasing CO2 concentration in the atmosphere after Industrial Revolution mainly due to the increasing consumption of fossil fuels is considered the major role in global warming and greenhouse effect. Thereafter, alternatives have been sought to decrease this gas emission. CO2 capture is an appropriate option to achieve that reduction. It consists of separation of CO2 from flue gas and storage in a safe place. An economical way to separate it is through cycles of carbonation - calcination reactions, based on the carbonation reaction of CaO to capture CO2 and the subsequent calcination of CaCO3 to regenerate the sorbent. However, it has been found that the conversion of CaO to CaCO3 in the carbonation step decreases with increasing cycles because of the sintering phenomena. Hence, it is reasonable include a step of hydration of calcium oxide to keep the reactivity along many cycles. In this work, it was aimed to evaluate the use of a high limestone content waste from Vale Fertilizantes produced in apatite process to produce lime and capture CO2 over five calcination/hydration/carbonation reaction cycles. Firstly, it was studied the characteristics of the waste and it was determined its mean diameter, crystalline phases, specific surface area and the temperature which it starts calcining. Then, it was set a Central Composite Planning with the variables calcination temperature and time and it was used a thermogravimetric analysis to monitor the capture capacity of CO2 and the ASTM-C-110-76 to evaluate lime reactivity. The results indicate that, to all cycles, as calcination time and temperature increase the reactivity also increases until reach the best region, and then begins to decrease due to sintering. Furthermore, for the first cycle, those samples conducted at higher calcination temperatures showed better ability to capture, but over the cycles the ability to capture for all conditions tends to the same value. Therefore, it appears that temperature and time calcination do influence on CO2 uptake in initial cycles, but a large number of cycles, the effect becomes insignificant. Furthermore, the reactivity and the capture capacity showed similar behavior and were strongly influenced by the calcination temperature and time at the first cycle and become more independent of these conditions as cycle number increases. The maximum capacity declines over the cycles and drops from about 0,42 at the first cycle to about 0,23 at the fifth cycle and it is due to sintering phenomena which becomes more noticeable.
id UFU_8ec2baf60bbdb9cf85158908baacfa8a
oai_identifier_str oai:repositorio.ufu.br:123456789/15240
network_acronym_str UFU
network_name_str Repositório Institucional da UFU
repository_id_str
spelling 2016-06-22T18:41:53Z2015-05-202016-06-22T18:41:53Z2014-05-23BARBOSA, Raquel Chamone. Estudo do aproveitamento de resíduo de mineração rico em calcário para produção de cal e captura de dióxido de carbono. 2014. 94 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2014. Disponível em: https://doi.org/10.14393/ufu.di.2014.309https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15240https://doi.org/10.14393/ufu.di.2014.309The increasing CO2 concentration in the atmosphere after Industrial Revolution mainly due to the increasing consumption of fossil fuels is considered the major role in global warming and greenhouse effect. Thereafter, alternatives have been sought to decrease this gas emission. CO2 capture is an appropriate option to achieve that reduction. It consists of separation of CO2 from flue gas and storage in a safe place. An economical way to separate it is through cycles of carbonation - calcination reactions, based on the carbonation reaction of CaO to capture CO2 and the subsequent calcination of CaCO3 to regenerate the sorbent. However, it has been found that the conversion of CaO to CaCO3 in the carbonation step decreases with increasing cycles because of the sintering phenomena. Hence, it is reasonable include a step of hydration of calcium oxide to keep the reactivity along many cycles. In this work, it was aimed to evaluate the use of a high limestone content waste from Vale Fertilizantes produced in apatite process to produce lime and capture CO2 over five calcination/hydration/carbonation reaction cycles. Firstly, it was studied the characteristics of the waste and it was determined its mean diameter, crystalline phases, specific surface area and the temperature which it starts calcining. Then, it was set a Central Composite Planning with the variables calcination temperature and time and it was used a thermogravimetric analysis to monitor the capture capacity of CO2 and the ASTM-C-110-76 to evaluate lime reactivity. The results indicate that, to all cycles, as calcination time and temperature increase the reactivity also increases until reach the best region, and then begins to decrease due to sintering. Furthermore, for the first cycle, those samples conducted at higher calcination temperatures showed better ability to capture, but over the cycles the ability to capture for all conditions tends to the same value. Therefore, it appears that temperature and time calcination do influence on CO2 uptake in initial cycles, but a large number of cycles, the effect becomes insignificant. Furthermore, the reactivity and the capture capacity showed similar behavior and were strongly influenced by the calcination temperature and time at the first cycle and become more independent of these conditions as cycle number increases. The maximum capacity declines over the cycles and drops from about 0,42 at the first cycle to about 0,23 at the fifth cycle and it is due to sintering phenomena which becomes more noticeable.O aumento da concentração de CO2 na atmosfera após a Revolução Industrial, devido principalmente à queima de combustíveis fósseis, é apontado como um possível responsável pela intensificação do efeito estufa e consequente aumento da temperatura da Terra. Diante disto, tem-se buscado alternativas para diminuir as emissões deste gás. A captura de CO2 é uma técnica satisfatória para alcançar esta diminuição e consiste em separar o CO2 do gás efluente e armazená-lo em local seguro. Uma forma econômica de separá-lo é através de ciclos de reações calcinação-carbonatação, porém com o passar dos ciclos o óxido de cálcio produzido torna-se menos reativo devido à sinterização. Desta forma, é interessante incluir uma etapa intermediária de hidratação do óxido a fim de evitar o fechamento dos poros e manter a capacidade de captura ao longo de um número maior de ciclos. Diante disso, este trabalho visou aproveitar um resíduo em pó rico em calcário, produzido no processamento da apatita da Vale Fertilizantes, para produção de cal e captura de CO2 ao longo de cinco ciclos de reações calcinação-hidratação-carbonatação. Inicialmente, caracterizou-se o resíduo determinando o diâmetro médio de Sauter, as fases cristalinas, a área superficial específica e a faixa de temperatura em que ocorre a decomposição. Posteriormente, elaborou-se um Planejamento Composto Central com as variáveis temperatura e tempo de calcinação e foram utilizadas a análise termogravimétrica para monitorar a capacidade de captura de CO2 e a Norma ASTM-C-110-76 para avaliar a reatividade da cal. Os resultados indicam que, para todos os ciclos, conforme o tempo e a temperatura aumentam, a reatividade também aumenta até atingir um valor máximo e então começa a diminuir, devido à sinterização. Observou-se ainda que para o primeiro ciclo de reações, os experimentos conduzidos a temperaturas mais altas de calcinação proporcionaram maior reatividade e capacidade de captura. Porém, ao longo dos ciclos a diferença entre os resultados alcançados pelas amostras submetidas a diferentes condições de calcinação se torna cada vez menor, e as reatividades e capacidades de captura das amostras tendem para um mesmo valor, independente da temperatura e do tempo de calcinação. Desta forma, a reatividade e a capacidade de captura apresentaram comportamento análogos, sendo fortemente influenciadas pela temperatura e tempo de residência da calcinação no primeiro ciclo e se tornando cada vez mais independentes dessas condições. Observa-se ainda que a máxima capacidade de captura de CO2 diminui com o passar dos ciclos, passando de cerca de 0,42 no primeiro ciclo para cerca de 0,23 no quinto, indicando que a sinterização se torna mais acentuada.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorMestre em Engenharia Químicaapplication/pdfporUniversidade Federal de UberlândiaPrograma de Pós-graduação em Engenharia QuímicaUFUBREngenhariasResíduoCalcárioCaptura de CO2CalSinterizaçãoResíduos industriaisWasteLimestoneCO2 captureLimeSinteringCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAEstudo do aproveitamento de resíduo de mineração rico em calcário para produção de cal e captura de dióxido de carbonoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisDamasceno, João Jorge Ribeirohttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4780258E5Hori, Carla Eponinahttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4784205E1Arouca, Fábio de Oliveirahttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4189392Y6Ávila Neto, Cícero Naves dehttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4257334Z3Xavier, Marcelo Fonsecahttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4767737Z8http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4447944Y4Barbosa, Raquel Chamone81757007info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFUTHUMBNAILEstudoAproveitamentoResiduo.pdf.jpgEstudoAproveitamentoResiduo.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1262https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/15240/3/EstudoAproveitamentoResiduo.pdf.jpgc37cf1206da9024cbc406bd728beaefdMD53ORIGINALEstudoAproveitamentoResiduo.pdfapplication/pdf2630842https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/15240/1/EstudoAproveitamentoResiduo.pdf47d1423edc16d832fdd6a9f4c3baa26aMD51TEXTEstudoAproveitamentoResiduo.pdf.txtEstudoAproveitamentoResiduo.pdf.txtExtracted texttext/plain160433https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/15240/2/EstudoAproveitamentoResiduo.pdf.txt8d51ec1e1478ca1a98a8aece81b68fcaMD52123456789/152402021-08-06 11:29:53.321oai:repositorio.ufu.br:123456789/15240Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2021-08-06T14:29:53Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
dc.title.por.fl_str_mv Estudo do aproveitamento de resíduo de mineração rico em calcário para produção de cal e captura de dióxido de carbono
title Estudo do aproveitamento de resíduo de mineração rico em calcário para produção de cal e captura de dióxido de carbono
spellingShingle Estudo do aproveitamento de resíduo de mineração rico em calcário para produção de cal e captura de dióxido de carbono
Barbosa, Raquel Chamone
Resíduo
Calcário
Captura de CO2
Cal
Sinterização
Resíduos industriais
Waste
Limestone
CO2 capture
Lime
Sintering
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
title_short Estudo do aproveitamento de resíduo de mineração rico em calcário para produção de cal e captura de dióxido de carbono
title_full Estudo do aproveitamento de resíduo de mineração rico em calcário para produção de cal e captura de dióxido de carbono
title_fullStr Estudo do aproveitamento de resíduo de mineração rico em calcário para produção de cal e captura de dióxido de carbono
title_full_unstemmed Estudo do aproveitamento de resíduo de mineração rico em calcário para produção de cal e captura de dióxido de carbono
title_sort Estudo do aproveitamento de resíduo de mineração rico em calcário para produção de cal e captura de dióxido de carbono
author Barbosa, Raquel Chamone
author_facet Barbosa, Raquel Chamone
author_role author
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv Damasceno, João Jorge Ribeiro
dc.contributor.advisor-co1Lattes.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4780258E5
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Hori, Carla Eponina
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4784205E1
dc.contributor.referee1.fl_str_mv Arouca, Fábio de Oliveira
dc.contributor.referee1Lattes.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4189392Y6
dc.contributor.referee2.fl_str_mv Ávila Neto, Cícero Naves de
dc.contributor.referee2Lattes.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4257334Z3
dc.contributor.referee3.fl_str_mv Xavier, Marcelo Fonseca
dc.contributor.referee3Lattes.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4767737Z8
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4447944Y4
dc.contributor.author.fl_str_mv Barbosa, Raquel Chamone
contributor_str_mv Damasceno, João Jorge Ribeiro
Hori, Carla Eponina
Arouca, Fábio de Oliveira
Ávila Neto, Cícero Naves de
Xavier, Marcelo Fonseca
dc.subject.por.fl_str_mv Resíduo
Calcário
Captura de CO2
Cal
Sinterização
Resíduos industriais
topic Resíduo
Calcário
Captura de CO2
Cal
Sinterização
Resíduos industriais
Waste
Limestone
CO2 capture
Lime
Sintering
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
dc.subject.eng.fl_str_mv Waste
Limestone
CO2 capture
Lime
Sintering
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
description The increasing CO2 concentration in the atmosphere after Industrial Revolution mainly due to the increasing consumption of fossil fuels is considered the major role in global warming and greenhouse effect. Thereafter, alternatives have been sought to decrease this gas emission. CO2 capture is an appropriate option to achieve that reduction. It consists of separation of CO2 from flue gas and storage in a safe place. An economical way to separate it is through cycles of carbonation - calcination reactions, based on the carbonation reaction of CaO to capture CO2 and the subsequent calcination of CaCO3 to regenerate the sorbent. However, it has been found that the conversion of CaO to CaCO3 in the carbonation step decreases with increasing cycles because of the sintering phenomena. Hence, it is reasonable include a step of hydration of calcium oxide to keep the reactivity along many cycles. In this work, it was aimed to evaluate the use of a high limestone content waste from Vale Fertilizantes produced in apatite process to produce lime and capture CO2 over five calcination/hydration/carbonation reaction cycles. Firstly, it was studied the characteristics of the waste and it was determined its mean diameter, crystalline phases, specific surface area and the temperature which it starts calcining. Then, it was set a Central Composite Planning with the variables calcination temperature and time and it was used a thermogravimetric analysis to monitor the capture capacity of CO2 and the ASTM-C-110-76 to evaluate lime reactivity. The results indicate that, to all cycles, as calcination time and temperature increase the reactivity also increases until reach the best region, and then begins to decrease due to sintering. Furthermore, for the first cycle, those samples conducted at higher calcination temperatures showed better ability to capture, but over the cycles the ability to capture for all conditions tends to the same value. Therefore, it appears that temperature and time calcination do influence on CO2 uptake in initial cycles, but a large number of cycles, the effect becomes insignificant. Furthermore, the reactivity and the capture capacity showed similar behavior and were strongly influenced by the calcination temperature and time at the first cycle and become more independent of these conditions as cycle number increases. The maximum capacity declines over the cycles and drops from about 0,42 at the first cycle to about 0,23 at the fifth cycle and it is due to sintering phenomena which becomes more noticeable.
publishDate 2014
dc.date.issued.fl_str_mv 2014-05-23
dc.date.available.fl_str_mv 2015-05-20
2016-06-22T18:41:53Z
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2016-06-22T18:41:53Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv BARBOSA, Raquel Chamone. Estudo do aproveitamento de resíduo de mineração rico em calcário para produção de cal e captura de dióxido de carbono. 2014. 94 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2014. Disponível em: https://doi.org/10.14393/ufu.di.2014.309
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15240
dc.identifier.doi.por.fl_str_mv https://doi.org/10.14393/ufu.di.2014.309
identifier_str_mv BARBOSA, Raquel Chamone. Estudo do aproveitamento de resíduo de mineração rico em calcário para produção de cal e captura de dióxido de carbono. 2014. 94 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2014. Disponível em: https://doi.org/10.14393/ufu.di.2014.309
url https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15240
https://doi.org/10.14393/ufu.di.2014.309
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Uberlândia
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFU
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
dc.publisher.department.fl_str_mv Engenharias
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Uberlândia
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFU
instname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
instacron:UFU
instname_str Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
instacron_str UFU
institution UFU
reponame_str Repositório Institucional da UFU
collection Repositório Institucional da UFU
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/15240/3/EstudoAproveitamentoResiduo.pdf.jpg
https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/15240/1/EstudoAproveitamentoResiduo.pdf
https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/15240/2/EstudoAproveitamentoResiduo.pdf.txt
bitstream.checksum.fl_str_mv c37cf1206da9024cbc406bd728beaefd
47d1423edc16d832fdd6a9f4c3baa26a
8d51ec1e1478ca1a98a8aece81b68fca
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
repository.mail.fl_str_mv diinf@dirbi.ufu.br
_version_ 1792331437926514688