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ENSAIO DINÂMICO DE BRIQUETES DE CARVÃO.

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1. INTRODUÇÃO

O Brasil produz aproximadamente 37 milhões de metros cúbicos de carvão vegetal por ano, segundo Colombo (2006), e o crescimento tende a aumentar, devido a gradual substituição do carvão mineral utilizados nas siderúrgicas nos processo de redução do ferro para obtenção do aço, uma vez que o carvão mineral encontrado no Brasil não contem níveis de carbono adequados para essa finalidade (ROCHA, 2011; FONTES, 1984). Acompanhando esse crescimento o resíduo gerado pelo processo de carbonização da madeira aumenta consideravelmente, mesmo com futuras melhorias nos processos, por se tratar de um material extremamente friável. Atualmente o volume de finos gerados no processo de produção do carvão situa-se entre 5%, aumentando-se para 25% se considerado todo o seu ciclo, de acordo com ROCHA et. al. (2006), portanto, o volume de finos gerados somente na carvoaria é de aproximadamente 1,85 milhões de metros cúbicos por ano. Esse subproduto pode ser aliado ao carvão mineral de baixa qualidade encontrado no Brasil, favorecendo sua aplicação em processos industriais e tornando um produto economicamente e tecnicamente viável.
O processo de compactação admite a formação de briquetes com diferentes composições de materiais independentes de suas características físicas e químicas, fato que permite a formação de produtos de acordo com as características necessárias para cada finalidade, como por exemplo, formas geométricas, resistência mecânica, taxa de liberação de energia na combustão, dentre outros. Para a produção de briquetes pode ser necessário a inserção de um agente adesivo para, porém, a quantidade do aglutinante utilizado interfere no custo, nas propriedades físicas e térmicas do briquete, sendo recomendável a menor adição possível nas composições. Um dos aglutinantes mais utilizados é o amido de milho industrializado não refinado, devido a sua grande oferta.

2. MATERIAIS E MÉTODOS

Os materiais utilizados para a produção dos briquetes foram os finos de carvão vegetal (CV), finos de carvão mineral (CM) e o amido de milho (AM) que teve a função de aglutinante. O teor de umidade dos materiais foi verificado na balança analisadora de umidade conforme norma NBR 7190/97. As partículas dos materiais foram classificadas em peneiras com dimensões de aberturas de respectivamente 35, 60, 100 e 200 meshs, condicionadas ao período de 3 minutos de vibração para cada 100g de material no peneirador vibratório modelo Ro-Tap.
Os briquetes foram produzidos em 20 tratamentos com a mistura entre os diferentes materiais (Tab. 1), e compactados na prensa hidráulica sob força de 5.000 kgf em um molde cilíndrico com diâmetro interno de 35mm, resultando em um briquete com dimensões aproximadas de 35x20mm (diâmetro x altura).

Tabela 1. Tratamentos dos briquetes de acordo com as composições.
TRATAMENTO AM CV CM
1 2,5 0 100 2 5,0 0 100 3 7,5 0 100 4 10,0 0 100 5 2,5 25 75
6 5,0 25 75 7 7,5 25 75 8 10,0 25 75 9 2,5 50 50 10 5,0 50 50
11 7,5 50 50 12 10,0 50 50 13 2,5 75 25 14 5,0 75 25 15 7,5 75 25
16 10,0 75 25 17 2,5 100 0 18 5,0 100 0 19 7,5 100 0 20 10,0 100 0

Para o ensaio de friabilidade, foram acondicionados no interior do friabilômetro aproximadamente 100g de briquetes para cada tratamento, que ficaram sob rotação de 30 rpm durante 5 minutos. A massa fragmentada do briquete foi separada por uma peneira com 6,35 mm de abertura e verificada o percentual retido na peneira na balança de precisão. O percentual da massa retida possibilitou a comparação entre os materiais para verificação do nível de friabilidade do material.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os resultados encontrados para o teor de umidade foram de 9,8% 8,4% e 2,5% respectivamente para AM, CV e CM. A classificação granulométrica dos materiais será apresentada na Fig. 1.

Figura 1. Classificação granulométrica dos materiais particulados.

A figura mostra a classificação da granulometria dos materiais, sendo notável a maior concentração do amido de milho na peneira de 200 mesh, enquanto que para os carvões a distribuição das partículas entre as diferentes aberturas de malhas da peneira foi mais evidente.
A fig. 2 apresenta os percentuais de massa fragmentada dos briquetes durante o ensaio de friabilidade, sendo que quanto menor a perda de massa, melhor a qualidade do briquete neste quesito.
Para os ensaios de friabilidade os briquetes produzidos com maior teor de amido de milho, mostraram-se menos friáveis, na maioria dos tratamentos, porém, o aumento de concentração de carvão vegetal foi mais notável, diminuindo consideravelmente o nível de fraibilidade do material.

Figura 2. Perda de massa no ensaio de friabilidade, para os diferentes tratamentos.

4. CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS

Para os ensaios de friabilidade os briquetes produzidos com maior teor de amido de milho, mostraram-se menos friáveis, na maioria dos tratamentos, porém, com o aumento de CV foi mais notável a diminuição do nível de fraibilidade. È recomendável a verificação da umidade dos briquetes no momento do ensaio e a repetição dos ensaios para confirmação dos resultados.

5. BIBLIOGRAFIA

COLOMBO, S.F.O.; PIMENTA, A.S.; HATAKEYAMA, K; Produção de carvão vegetal em fornos cilíndricos verticais: um modelo sustentável. XIII SIMPEP. Bauru, SP, 2006.
ROCHA, J.D.; O carvão vegetal no Brasil e a produção de aço verde. EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Brasil, 2011.
FONTES, P.J.P.;QUIRINO, W.F.; PASTORE Jr, F.; Aglutinantes para briquetagem de carvão vegetal. Disponível em : http://www .mundoflorestal.com.br/arquivos/aglutinantes.pdf; acessado em 14 de julho de 2013.

AGRADECIMENTOS

Ao CNPq e CAPES pela concessão de bolsa e equipamentos.