Aumento da participação de carvão com alto teor de inertinita em mistura para coqueificação a partir de britagem seletiva

Mello, Leonardo Barbosa de Oliveira (2023)

dissertação de mestrado

RESUMO: O carvão mineral é a principal matéria prima para a produção de coque metalúrgico e representa elevada parcela do custo do ferro-gusa. No Brasil, 100 % do carvão metalúrgico consumido é importado, sendo essa matéria-prima a que mais onera o custo do aço nacional. No atual cenário de competitividade e desafios para o setor siderúrgico e a longo prazo uma menor disponibilidade de carvões coqueificáveis, há necessidade das usinas em adequarem seus processos para aumento do consumo de materiais de menor qualidade e preço visando reduzir o custo da mistura de carvões. O objetivo principal da dissertação é maximizar o teor de inertes na mistura industrial de carvões a coqueificar, sem prejuízo para a qualidade do coque, por meio da britagem seletiva ou individual do carvão inerte visando a redução do tamanho de partículas macerais do grupo inertinita e a diminuição da quantidade de micro trincas na interface entre o aditivo inerte e a matriz carbonosa. Inicialmente foram caracterizadas as propriedades dos carvões individuais e misturas teste reduzindo a razão entre compostos macerais reativos e inertes. O desempenho dos coques produzidos industrialmente com adição do carvão inerte nas misturas de origem, foram testados através dos índices tecnológicos de reatividade e resistência mecânica. Posteriormente foi feita avaliação das alterações resultantes da adição de inertes na microestrutura dos coques produzidos. Os resultados demonstraram que o limite máximo de 20 % na participação do carvão com alto teor de inertinita em mistura para coqueificação pode ser obtido industrialmente sem prejuízo para qualidade do coque, a partir de britagem seletiva do carvão inerte visando redução do tamanho médio de partícula para valor 1,5 mm como tamanho de inerte crítico para resistência mecânica do coque. A caracterização das partículas inertes permitiu boas correlações entre a resistência mecânica do coque (DI150/15) e os parâmetros microestruturais, sendo proposto uma nova equação considerando contribuições das regiões derivadas de componentes reativos (RDCR) e componentes inertes (RDCI). O coeficiente de determinação para equação de literatura revisada, aplicado aos coques industriais estudados, foi significativamente melhorado de 0,013 para 0,82.

ABSTRACT: Coal is the main source for the metallurgical coke and represents a high proportion of the cost of ironmaking area. In Brazil, 100 % of the metallurgical coal consumed is imported, and this raw material is the one that most impacts the cost of domestic steel. In the current scenario of competitiveness and challenges for the steel industry, and in the long term the reduced availability of coking coals, there is a need for the mills to adapt their processes to increase the consumption of lower quality and lower priced materials in order to reduce the cost of the coal blends. This work aims to evaluate the influence of the inert coal contents in the blends by reducing the particle size of this material. The main objective of the research is to maximize the inert content in the industrial coal blend by the selective or individual crushing of inert coal with reduction of the size of maceral particles of the inertinite group, decreasing the amount of microcracks at the interface between the inert additive and the coke matrix. The properties of individual coals and proposed blends were characterized by reducing the ratio between reactive and inert maceral compounds. The performance of industrial cokes with the addition of inert coal in its original blends, were tested throughout technological indices of reactivity and mechanical strength. Subsequently, an evaluation was made of the alterations resulting from the addition of inerts in the microstructure of the cokes produced. The results demonstrated that the maximum limit of 20 % of the participation of high inertinite content coal in an industrial blend can be successfully achieved without impact of the quality of the coke, from selective crushing of the inert coal, aiming to reduce the average size of coal particle to the value 1.5 mm as the critical inert size for coke mechanical strength. The characterization of inert particles allowed good correlations between the mechanical strength of coke (DI150/15) and the microstructural parameters, being a new equation proposed considering both contributions from reactive maceral derived components (RMDC) and the inert maceral derived components (IMDC). The coefficient of determination for the revised literature equation, applied to these studied industrial cokes, was significantly improved from 0.013 to 0.82.


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