Simulação Física a Frio Em Escala Laboratorial Da Densificação De Uma Mistura De Carvões via Vibração Mecânica

Abstract

ResumoA maior parte da produção mundial de aço passa pela conversão de minério de ferro em grandes altos-fornos, tendo o coque como uma das matérias-primas. Por um lado, boas propriedades mecânicas a quente do coque, como o CSR e CRI, são necessárias para que o consumo de coque seja o mínimo, pois é também, junto com os óxidos de ferro, um dos maiores componentes dos custos variáveis do ferro gusa. As misturas dos vários tipos de carvões minerais utilizados exigem a participação de uma fração Hard, a mais cara e com maior poder de coqueificação, e de uma fração Soft, mais barata e inerte. Logo, quanto maior for a participação do Hard mais caro será a mistura a ser coqueificada. Uma maneira de aumentar a fração de Soft na mistura de carvões, reduzindo o custo da mistura, e ainda assim obter um coque com boa qualidade é aumentar a densidade a granel da mistura. Para isso alguns métodos já são empregados com sucesso, como o Stamp Charging e a Briquetagem Parcial. Este artigo apresenta um novo método, que consiste na densificação da mistura de carvões dentro do forno via dispositivos de vibração. Foram realizadas simulações físicas a frio e em escala reduzida para avaliar o potencial de aumento de densidade a granel da técnica. Os resultados mostram um ganho de aumento de 30% da densidade a granel da mistura. Palavras-chave: Coqueria; Simulação física; Siderurgia; Vibração; Densificação. PHYSICAL SIMULATION BY COLD AND IN LAB SCALE OF A COAL MIX DENSIFICATION BY VIBRATING AbstractThe Blast furnace technology represents globally more than 95 % of all primary iron source to produce steel. The Blast-furnace is a counter current porous media where coke particles play the major role as porous media, energy source and reducer for the iron oxides. The coke is produced basically from two sources of metallurgical coals, the "hard" coal with coking properties (swelling) and another "soft", inert and cheaper that together produce the desirable coke. The coke with high CRS and low CRI ensure the high productivity and low fuel rate at the blast furnace. The coke mix (hard + soft) increases its costs the higher it is the fraction of the hard coal, a more expensive coal. However, if the bulk density of the blend (hard + soft) is increased it is possible to increase the fraction of poor coal, soft, in the blend. By this way coke oven productivity increase and the coke production cost is reduced keeping the same coke's quality level. Stamping Charging and Partial Briquetting are methods that exemplify this technique. This article introduces a new method to improve the coal mix bulk density by a vibration technique with patent pending. Some physical simulation in cold and reduced scale has been made to estimate the increase potential of density of the blend. The lab results presented up to 30% in the bulk density enhancement.

Influence of moisture and particle size on coal blend bulk density

“…Coal pre-treatment processes, such as preheating (Standish et al, 2011), stamping (Standish et al, 2011), dry charging (Masahiko et al, 2016), briquetting (Masahiko et al, 2016), and even, oil addition (Sabadini et al, 2013) and mechanical vibration (Nascimento, 2016) are commonly employed to increase the density. However, variables such as moisture and coal particle size can also have a strong influence on these operations.…”

Efeito Do Tamanho De Partícula E Da Umidade Sobre a Densidade De Mistura De Carvão E Seu Impacto Sobre a Qualidade Do Coque

“…In addition, the increasing in its value leads to an increasing in coke production, make up for the lack of coal dilation and contribute to an improvement on coke strength [3] that will allow a steady operation of the blast furnace and coke rate reduction. To increase the density, some coal pre-treatment processes as preheating [4], stamping [4], dry charging [5], briquetting [5], and even, oil addition [6]and mechanical vibration [7]has been commonly employed. Nevertheless, moisture content and coal particle size can have a strong influence on these operations.…”

Estudo Comparativo Entre as Tecnologias De Briquetagem E De Controle De Umidade De Carvão

“…Como carvões semi soft cokingcoal possuem propriedades de coqueificação inferiores do que hard-cokingcoal[1], o aumento de densidade reduz a distância entre partículas, compensando sua falta de dilatação, e ainda assim,produzindo um coque com resistência também elevada, explicando a teoria para aumento de densidade. Pré-aquecimento de carvão [6], stampcharging [6], CMC [7], briquetagem [7], adição de óleo [8]e vibração mecânica [9]são alguns exemplos de técnicas que vem sido empregadas visando o aumento de densidade.Entretanto,o limite máximo desse aumento deve ser considerado, uma vez que o aumento de pressão de dilatação do carvão devido ao aumento de densidade pode levar a dificuldades de operação no desenfornamento do coque [5]. Esta pesquisa é focada em tecnologias de briquetagem e de CMC.…”

“…É anunciado que DAPS alcança melhores resultado em termos de CSR, poupança de energia e uso de carvões soft [15]. Ambos, briquetagem e CMC aumentariam a relação de carvões soft na mistura para aproximadamente 15%, enquanto os processos DAPS e stampcharging para 30% em relação ao método convencional, como mostra a Figura 2 [9]. Embora briquetagem e CMC possam melhorar a densidade, o efeito dessas tecnologias sobre o mecanismo de carbonização e suas influências sobre a qualidade do coque são diferentes.…”

“…Expansão do carvão e formação do poro[5]. Efeito da relação de carvão soft cokingcoal na mistura por processo[9].…”