Utilização de carvões provenientes de biomassas como fonte de energia renovável na autorredução de briquetes confeccionados com poeira de aciaria LD, elétrica e ferrita de zinco.

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Coleti, Jorge Luís
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Autorredução; Basic oxygen furnace dust; Biomass; Biomassa; Carvão; Cinética; Electric arc furnace dust; Ferrita de zinco; Kinetics; Poeira de aciaria elétrica; Poeira de aciaria LD; Self-reducing; Zinc ferrite
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-17102019-144303/

A siderurgia é uma indústria de base que gera diversos resíduos. Muitos desses com um teor metálico considerável. Parte dos resíduos necessitam ser depositados em aterros, gerando um passivo ambiental para as empresas. As poeiras de aciaria (LD e elétrica) são dois dos principais resíduos gerados por este setor. No mesmo sentido, biomassas muitas vezes são descartadas sem a devida valorização. Entre as biomassas, pode-se citar a casca de eucalipto e o rejeito de processamento da palmeira de dendê. Estes materiais, podem ser uma fonte de carbono para a redução de minérios de ferro ou resíduos que contenham óxidos de ferro. Portanto, para que haja a redução do volume destes resíduos, é necessário o conhecimento, domínio e implementação de novas rotas que permitam a reciclagem dos mesmos. Assim, o objetivo desta pesquisa foi caracterizar as poeiras de aciaria LD (PLD), aciaria elétrica (PAE), sintetizar a ferrita de zinco (FeZn) e aplicá-las na formulação de briquetes autorredutores utilizando carvões obtidos a partir de resíduo de palma, casca de eucalipto e carvão vegetal como fontes de carbono. Além disso, estudar a cinética e os mecanismos controladores envolvidos na reação de redução dos briquetes contendo essas biomassas. Para isso, as poeiras de aciaria elétrica, LD e a ferrita de zinco sintética foram caracterizadas por meio de difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, análise de área superficial específica, espectrometria de infravermelho, análise termogravimétrica, análise granulométrica por difração à laser e espectrometria de emissão atômica por plasma acoplado indutivamente. Para os carvões foram determinados os teores de voláteis, cinzas e carbono fixo, além de, análise granulométrica e de reatividade ao CO2. Posteriormente foram confeccionados briquetes autorredutores considerando 50% em excesso de carbono da composição estequiométrica. A redução dos briquetes foi realizada em balança termogravimétrica estabelecendo patamares de temperatura de 700?C a 1100?C para utilização do método cinética FSIA \"Forced Stepwise isothermal analysis\". A poeira de aciaria LD apresentou um teor de ferro de 52,97% e como principais fases a magnetita e a wustita. Para a poeira de aciaria elétrica o teor de ferro foi 31,11% e o teor de zinco 19,25% e as fases encontradas foram a franklinita, magnetita e zincita. A cinética de redução dos briquetes com poeira de aciaria LD apresentou a reação química como etapa controladora com energias de ativação aparente entre 62kJ/mol e 138,6kJ/mol para a faixa de 700?C a 800?C. Para a segunda etapa entre 850?C e 950?C o controle por difusão foi identificado com energias de ativação entre 333,4kJ/mol e 450kJ/mol. Por sua vez, a redução da poeira de aciaria elétrica apresentou como etapa controladora a função de limite de fase, as energias de ativação desta etapa entre 700?C e 800?C variaram de 137,6kJ/mol a 200,3kJ/mol. A segunda etapa entre 850?C e 1000?C a difusão foi a etapa controladora com energias variando de 360,5kJ/mol a 378,8kJ/mol. Por fim, a ferrita de zinco apresentou na sua primeira etapa a reação química como etapa controladora entre 700?C e 850?C, com energias de ativação variando entre 85,8kJ/mol e 172,2kJ/mol. Para a segunda etapa entre 900 e 1000?C foi obtido um controle misto de reação química e difusão, com energias de ativação entre 143,5kJ/mol e 538,2kJ/mol.