Desenvolvimento de uma carga termorredutora para uso como complemento ao small coke no alto-forno de uma usina integrada a coque

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Data

2025-02-17
Autor(es)

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Doutor Guilherme Liziero Ruggio da Silva

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Abstract

In order to ensure energy efficiency and productivity, countercurrent flow and the use of various forms of fuels are essential for the blast furnace. Among the usual fuels, small coke, loaded with the metallic charge, stands out for having as its main function the ability to accelerate the reduction reaction and, consequently, reduce costs and process time. However, due to its fossil origin, it has a direct link with the high CO2 emission in the steel industry. In this context, the objective of this work was to develop a thermoreducing load capable of partially replacing small coke and, thus, reducing environmental and/or financial impacts. Thus, charcoal, green petroleum coke and anthracite were evaluated, from the physicochemical point of view, when loaded in the form of small in the blast furnace. The physical characterization highlighted the CV-50 and CV/CVP-50 samples, characterized by high drop strength (95.25% and 90.75%, respectively) and cold strength (96.30% and 94.00%, respectively), and also indicated the possibility of correlating the results obtained in the physical tests, since the prediction equations generated proved to be capable of allowing the parameters used to be estimated with considerable precision. In addition, it was observed that shatter test and drum index can be defined as tests that manifest the individual characteristics of each raw material used in the tested samples (additive property). The chemical characterization, in turn, indicated the CVP-50 sample as the best performance, characterized by low ash content (3.93%), high fixed carbon content (90.91%) and sulfur content (0.71%) compatible with the reference. Thus, it was concluded that the CVP-50 sample presented the best performance (combination between the two characterizations), in general and, therefore, this sample has greater potential to be used in the form of small in the blast furnace, having been demonstrated by the results the technical feasibility of the replacement. In addition, the use of the CVP-50 thermoreducing load represents a lower percentage of ash in the blast furnace, which causes lower slag generation and lower consumption of metallurgical coke, leading to a reduction in the financial and environmental impacts of the integrated coke route.


Resumo

A fim de se garantir eficiência energética e produtividade, o fluxo em contracorrente e a utilização de diversas formas de combustíveis são imprescindíveis para o alto-forno. Dentre os combustíveis habituais, o small coke, carregado junto à carga metálica, destaca-se por possuir como principal função a capacidade de acelerar a reação de redução e, por consequência, reduzir custos e tempo de processo. Porém, devido à sua origem fóssil, tal combustível apresenta ligação direta com a elevada emissão de CO2 no âmbito siderúrgico. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi desenvolver uma carga termorredutora capaz de substituir parcialmente o small coke e, com isso, reduzir impactos ambientais e/ou financeiros. Dessa forma, carvão vegetal, coque verde de petróleo e antracito foram avaliados, do ponto de vista físico-químico, quando carregados sob a forma de small no alto-forno. A caracterização física destacou as amostras CV-50 e CV/CVP-50, caracterizadas por alta resistência à queda (95,25% e 90,75%, respectivamente) e a frio (96,30% e 94,00%, respectivamente), tendo indicado, ainda, a possibilidade de correlacionar os resultados obtidos nos ensaios físicos, uma vez que as equações de predição geradas demonstraram-se capazes de permitir que os parâmetros utilizados sejam estimados com considerável precisão. Além disso, observou-se que shatter test e drum index podem ser definidos como ensaios que manifestam as características individuais de cada matéria-prima utilizada nas amostras ensaiadas (propriedade aditiva). A caracterização química, por sua vez, apontou a amostra CVP-50 como a de melhor desempenho, caracterizada por baixo teor de cinzas (3,93%), alto teor de carbono fixo (90,91%) e teor de enxofre (0,71%) compatível com a referência. Assim, concluiu-se que a amostra CVP-50 apresentou o melhor desempenho (combinação entre as duas caracterizações), de maneira geral e, por isso, esta amostra possui maior potencial para ser utilizada sob a forma de small no alto-forno, tendo sido demonstrado pelos resultados a viabilidade técnica da substituição. Além disso, a utilização da carga termorredutora CVP-50 representa menor percentual de cinzas no alto-forno, o que ocasiona menor geração de escória e menor consumo de coque metalúrgico, levando à redução nos impactos financeiros e ambientais na rota integrada a coque.

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https://hdl.handle.net/20.500.14387/2275

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