Avaliação da influência do tamanho de partícula sobre as propriedades de carvões coqueificáveis e de coques produzidos em escala de laboratório

Abstract

Atualmente a decrescente disponibilidade de carvões de excelente qualidade e seus preços elevados levam as coquerias a utilizarem carvões mais baratos e consequentemente com propriedades inferiores. Ao mesmo tempo, ocorre à necessidade de se manter as elevadas especificações de qualidade exigidas para o coque pelos altos-fornos. Nesse contexto, independente da escolha dos carvões a serem utilizados, o controle granulométrico dos carvões e misturas, realizado durante a britagem, pode manter ou até melhorar a qualidade do coque a ser produzido. O presente estudo teve como objetivo geral avaliar de que forma as propriedades dos carvões variam em relação a suas principais frações granulométricas após a cominuição, e estudar qual o efeito de diferentes distribuições de tamanhos de partículas sobre as propriedades de coques produzidos em escala de laboratório. Para isso, dois carvões coqueificáveis individuais e uma mistura foram amostrados, separados em frações granulométricas e caracterizados. Após a caracterização das matérias-primas, foram confeccionados coques em escala de laboratório, a partir de diferentes misturas de granulometrias para os carvões individuais amostrados. A caracterização dos coques foi realizada segundo análise imediata, textura, reatividade ao CO2 em termobalança, resistência a frio em tambor tipo I e microresistência. Os resultados obtidos da caracterização das matérias-primas mostraram que a cominuição dos carvões leva a concentrações de cinzas, matéria volátil e composição maceral em diferentes frações granulométricas produzindo alterações nas propriedades coqueificantes das frações granulométricas. O resultado da caracterização dos coques mostrou que cada carvão apresenta uma distribuição de tamanhos de partículas mais adequada, que irá gerar um coque de boa qualidade. Em termos de reatividade ao CO2, uma grande quantidade de partículas finas nas misturas levou a um aumento da reatividade dos coques produzidos. Além disso, a resistência mecânica foi mínima para as misturas grosseiras, enquanto uma mistura mais fina tendeu a produzir coques de resistência mecânica superior.

Nowadays, the decreasing availability of excellent quality coals and their high prices lead cokemakers to use cheaper coals, consequently with inferior properties. At the same time, there is the need to maintain the high coke quality specifications required for the blast furnace. In this context, independent of the choice of coal to be used, the particle size control of coals and blends, created during crushing, can maintain or even improve the quality of coke to be produced. The present study had as main objective to assess how the properties of coals vary in relation to its particle size fractions after crushing, and study what effect different particle size distributions can cause on the properties of coke produced in laboratory scale. Thus, two individual coking coals and a blend were sampled, separated into particle size fractions and characterized. After the characterization of raw materials, cokes were made on a laboratory scale, from blends of different particle sizes for an individual coals. The characterizations of cokes were done by proximate analysis, texture, thermobalance CO2 reactivity, cold strength in a CSR drum, and microstrength. The results of the characterization of raw materials showed that the comminution of coal leads to concentrations of ash, volatile matter and macerals on different size fractions, causing changes in coking properties of size fractions. The results of the characterization of the cokes showed that each coal used has a more suitable particle size distribution which will generate a good quality coke. In terms of CO2 reactivity, a large amount of small particles in the blend led to an increase of coke reactivity. Furthermore, the mechanical strength of cokes was sharply affected by coarse particle, while a blend with high fine proportion produced a coke with high mechanical strength.