Caracterização e avaliação do comportamento de combustibilidade de pneus inservíveis e suas misturas com carvão mineral em termobalança visando à injeção em altos-fornos

Abstract

A injeção de carvão pulverizado (Pulverized Coal Injection - PCI) é uma tecnologia já consolidada do alto-forno que promove a redução no consumo de coque, gera maior flexibilidade operacional e aumenta a produtividade dos altos-fornos. Atualmente, as alterações nas condições de operação do alto-forno consequentes da busca constante do aumento da taxa de injeção de carvão na prática industrial geram a busca de combustíveis alternativos, nacionais, eficientes e de baixo custo. Assim, a utilização de pneus inservíveis através de rotas siderúrgicas, incluindo a tecnologia de PCI, surge como uma alternativa. O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento de combustão de duas amostras de pneus inservíveis pulverizados com distintos teores de malha como aditivos em misturas com carvão baixo-volátil pulverizado, visando à sua futura injeção em altos-fornos. Para isto, foi realizado uma revisão sistemática da literatura sobre o estado da arte da utilização de pneus inservíveis na siderurgia. Além disso, foi estudado a caracterização e o comportamento de pirólise e combustibilidade em termobalança de um carvão mineral baixo volátil, duas amostras de pneus inservíveis com diferentes teores de malha de aço e suas misturas em 5, 10 e 30% em massa. O comportamento não aditivo dos poderes caloríficos das misturas com os pneus e o carvão indicou que houve efeito sinérgico positivo na adição de ambas as amostras de pneus. O comportamento de co-pirólise e de co-combustão das misturas corresponderam à soma dos comportamentos individuais dos seus constituintes individuais. Os ensaios de co-pirólise e co-combustão indicaram que a adição das amostras de pneus inservíveis gerou uma redução da temperatura de ignição do carvão. No início da combustão, a adição das amostras aumentou o grau de conversão nos momentos iniciais, e garantiu a manutenção do grau de conversão nos momentos finais de combustão, gerando o efeito de suporte de combustão. A adição de 10% de pneu foi a que apresentou o comportamento otimizado, com o melhor balanço entre a melhora do comportamento de combustão e o limite do teor de cinzas exigido para PCI.

Pulverized Coal Injection (PCI) is a blast furnace consolidated technology that reduces coke consumption, generates operational flexibility and increases blast furnaces productivity. Currently, operating conditions changes in blast furnace resulting from the serach to coal increase injection rate in industrial practice promote the search for alternative, national, efficient and low-cost fuels. Thus using of waste tires through steelmaking routes, including PCI technology, arises as an possibility. The objective of this work was the combustion behavior evaluation of two scrap tires samples pulverized with different cords contents as additives in mixtures with a low volatile pulverized coal, aiming at future injection in blast furnaces. For this, a literature systematic review was made about the use of waste tires in the steel industry state of the art. In addition, the characterization and behavior of pyrolysis and combustibility analysis in thermobalance of coal, samples of scrap tires and their mixtures in 5, 10 and 30in weight were studied. The calorifc values non-additive behavior for samples tires and coal mixtures indicated that there was a positive synergistic effect in the addition of both tire samples. The mixtures co-pyrolysis and co-combustion behavior coincided to amount of their individual constituents behaviors. Co-pyrolysis and co-combustion tests also indicated that the tire samples addition generated a reduction of the coal ignition temperature. At the beginning of combustion, the tire addition increased degree of conversion in the initial moments, and ensured the maintenance of degree of conversion in the final moments of combustion, promoting the combustion support effect. The 10% tire addition showed the best behavior, with a better balance between the improvement in combustion behavior and the ash content limit required for PCI.