Avaliação da contribuição de diferentes carvões metalúrgicos e aditivos no rendimento e qualidade dos produtos da coqueificação com ênfase em alcatrão e gás de coqueria

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Manera, Christian
• Orientador(a): Vilela, Antonio Cezar Faria
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Coqueificação; Carvão
• Palavras-chave em Inglês: Coal tar; Coke oven gas; Jenkner retort; Charcoal fines; Green petroleum coke
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/282775

A rota integrada a coque representa atualmente 72% da produção mundial de aço e continuará sendo a rota majoritária na próxima década. Os dois principais coprodutos da produção de coque para uso em alto-forno, alcatrão e gás de coqueria, são de grande importância para o bem estar econômico das usinas. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a contribuição de carvões metalúrgicos e aditivos no rendimento e na qualidade dos coprodutos da coqueificação. Na etapa inicial do estudo, com base em uma revisão da literatura, foi elaborado o projeto de um reator para avaliar esses rendimentos. A validação do sistema foi conduzida em parceria com a empresa Gerdau Ouro Branco, que forneceu a mistura coqueificável e os rendimentos industriais de coqueificação. Na condição de coqueificação que melhor reproduziu os resultados industriais, foram obtidos rendimentos laboratoriais de coque, alcatrão e gás de coqueria com diferenças de 1,6%, 3,2% e 0,9%, respectivamente. As diferenças nas concentrações de metano e hidrogênio não ultrapassaram 5%. Na sequência foram avaliados sete carvões metalúrgicos, que foram coqueificados individualmente. Observou-se que os carvões betuminosos alto voláteis geram, em média, o dobro do rendimento de alcatrão dos carvões betuminosos médio voláteis e rendimentos mássicos de gás de coqueria 20% superiores. Os carvões alto voláteis produzem gás de coqueria com maior densidade e poder calorífico. Além dos carvões, foram avaliados três aditivos: coque verde de petróleo, moinha de carvão vegetal e resíduo de pneus inservíveis O coque verde de petróleo reduziu o rendimento de ambos coprodutos devido ao seu baixo teor de matéria volátil. O gás apresentou uma elevada concentração de hidrogênio (78 %vol), resultando em uma redução no seu poder calorífico. A moinha proporcionou uma diminuição no rendimento de alcatrão, uma vez que a maior parte dos compostos condensáveis foi liberada durante a sua produção. No gás de coqueria, seu impacto foi negativo devido à elevada concentração de monóxido e dióxido de carbono, que juntos alcançaram a concentração de 39 %vol quando o aditivo foi coqueificado individualmente, levando a uma redução do poder calorífico. Os pneus inservíveis contribuíram para o aumento do rendimento tanto de alcatrão quanto do gás de coqueria. Foi produzido um alcatrão mais leve, gerando maiores frações de óleo leve e óleo carbólico na destilação. A alta concentração de hidrocarbonetos proporcionou um aumento do poder calorífico do gás. Em resumo, a avaliação detalhada dos carvões metalúrgicos e dos aditivos revelou resultados importantes sobre sua influência na qualidade e no rendimento dos coprodutos (alcatrão/gás de coqueria). O desenvolvimento desta pesquisa apoia tanto a precificação mais adequada dos carvões coqueificáveis utilizados na formulação de misturas, quanto o uso de resíduos e matérias-primas