Avaliação da reatividade ao CO2 de chars obtidos em atmosferas convenional (O2/N2) e de oxi-combustão (O2/CO2) com vistas à aplicação no alto-forno

Abstract

A injeção de carvão pulverizado - PCI - é praticada nas ventaneiras dos altos-fornos com o objetivo de substituir parcialmente o coque, provendo energia e gases redutores ao processo. Em geral, as melhorias desse processo ocorrem no sentido de diminuir o fuel rate e aumentar a produtividade do alto-forno. A tecnologia de oxi-combustão consiste na queima de carvão em uma atmosfera livre de N2, o qual é substituído por um gás rico em CO2. Visando a possibilidade de aplicação desta tecnologia em PCI, chars de três carvões de diferentes ranks utilizados para injeção e chars de um coque de petróleo foram obtidos em atmosferas convencional (O2/N2) e de oxi-combustão (O2/CO2) em forno de queda livre O objetivo do presente trabalho foi avaliar a reatividade ao CO2 desses chars por termogravimetria via método isotérmico a 1000°C. Resultados de eficiência da combustão (burnout), de área superficial e a morfologia dos chars antes da gaseificação auxiliaram a análise da reatividade. A reatividade foi, em geral, mais alta quanto mais baixo o rank do carvão e tendeu a aumentar com o burnout, o qual foi associado ao aumento na área superficial BET. Em geral, as reatividades ao CO2 dos chars de atmosferas O2/N2 e O2/CO2, obtidos com o mesmo teor de oxigênio, não apresentaram diferenças significativas. Apenas no caso dos chars do carvão de mais baixo rank e obtidos em maior teor de oxigênio é que as amostras de oxi-combustão foram mais reativas.

Pulverized coal injection (PCI) is used in the blast furnace tuyeres attempting to provide energy and reducing gases to the process. New technologies have been studied to improve PCI and to make ironmaking process suitable to environmental requirements. Oxy-fuel combustion technology consists of burning coal in a N2-free atmosphere, which is exchanged by a CO2-rich gas. Aiming at a possible application of oxy-fuel combustion in blast furnace, chars of three typical PCI coals of different ranks were obtained under conventional (O2/N2) and oxy-fuel (O2/CO2) atmospheres in drop tube furnace. The aim of this work was to evaluate the CO2 reactivity of these chars via thermogravimetric analysis by isothermal method at 1000ºC. Coals burnouts, BET surface areas of chars and chars morphology before gasification gave support in the reactivity results analyse. In general, the higher reactivities were observed for the lower rank coal chars. Reactivity increased when coal burnouts and chars BET surface areas also increased. The CO2 reactivities of conventional and oxy-fuel chars, obtained under the same oxygen content, have not shown significant differences.