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A Tabela 26 apresenta os valores médios observados da análise química elementar dos carvões avaliados. Dos carvões avaliados, o carvão mineral CMWC apresentou o maior teor de carbono.

Tabela 26. Valores médios da análise química elementar dos carvões avaliados. Procedência do Carvão % C % H % S % O % N CMWC 85,46 3,90 0,32 0,90 1,80 CMKP 67,90 5,11 0,37 1,13 1,11 CVSG 70,21 2,33 0,04 5,41 1,39 CN1 52,41 5,77 0,96 1,36 2,40 CN2 64,16 5,70 1,39 1,10 1,40 CN3 51,14 5,30 0,70 1,22 1,70 CN4 56,85 6,12 0,54 1,43 1,90 CN5 66,16 5,70 0,57 1,42 1,21 CN6 62,39 4,54 1,73 1,22 1,31 CN7 71,62 5,35 1,20 1,34 1,61

CMWC = Carvão Mineral Importado S. Walker Creek Weak; CMKP = Carvão Mineral Importado Kaltim Prima; CVSG =

Carvão Vegetal Saint Gobain; CN1 = Carvão Mineral Nacional CRM-CE4200; CN2 = Carvão Mineral Nacional CRM- CE6700; CN3 = Carvão Mineral Nacional COPELMI-CE5200; CN4 = Carvão Mineral Nacional COPELMI-CE6000; CN5 = Carvão Mineral Nacional COPELMI-CE6500; CN6 = Carvão Mineral Nacional Carbonífera Metropolitana-Antracito- CM20 e CN7 = Carvão Mineral Nacional Rio Deserto.

ANDRIONI et al. (2002) estudaram a influência das relações oxigênio/carbono e hidrogênio/carbono de diferentes carvões utilizados em alto forno e concluiu que são significativas essas relações. Essas influências são maiores, quanto maior for a utilização de carvão vegetal (Tabela 27). As relações O/C e H/C influenciam o comportamento termoquímico, isto é, estas relações possuem forte influência na determinação de parâmetros de controle operacional do alto forno.

Tabela 27. Teores de oxigênio, hidrogênio e carbono dos carvões pesquisados por

ANDRIONI. (2002)

Amostra de Carvão % O % H % C Relação O/C Relação H/C

Baixo Volátil 2,6 4,8 85,4 0,03 0,05

Médio Volátil 3,6 4,9 86,4 0,04 0,05

Alto Volátil 6,1 1,4 79,5 0,07 0,01

A Figura 25 representa as relações O/C e H/C dos carvões minerais importados e nacionais e do carvão vegetal. Como o oxigênio e o hidrogênio são elementos termógenos, quanto maior for a relação melhor serão as condições de queima desse material no interior do alto forno. Os carvões minerais nacionais apresentaram relações O/C e H/C com variação percentual de 51,35 % e 51,29 % respectivamente. As baixas relações O/C nos carvões minerais influenciaram nas eficiências de queima das misturas (ver item 4.10).

As relações H/C nos carvões minerais nacionais apresentaram-se superiores aos carvões minerais importados, este fato se deve a formação geológica das minas de carvão brasileira.

Os teores de hidrogênio, oxigênios e nitrogênio nos carvões permitem determinar as quantidades de gases CO2, H2 e N2 que deixam a zona de combustão no interior do alto forno.

Esses gases são gerados em função do volume e composição do ar soprado e da taxa de injeção e composição química do carvão pulverizado (RIBAS & OSÓRIO, 1999). Os valores percentuais desses elementos estão relacionados com o teor de matérias voláteis e o volume de ar soprado no alto forno.

Figura 25. Relações de O/C e H/C nos carvões minerais importados e nacionais e no carvão

vegetal.

CMWC = Carvão Mineral Importado S. Walker Creek Weak; CMKP = Carvão Mineral Importado Kaltim Prima; CVSG =

O teor de hidrogênio do carvão vegetal (CVSG) apresentou um valor 2,26 vezes menor que a média dos demais carvões. O carvão vegetal CVSG apresentou teor de oxigênio 4,39 vezes maior que a média dos demais carvões. O teor de nitrogênio apresentou uma variação percentual de 116,21 % respectivamente.

O enxofre está presente nos carvões sob três formas: orgânico, pirítico e sulfático. A soma dessas três formas determina o enxofre total do carvão. O enxofre do carvão é parcialmente liberado na matéria volátil sob a forma de sulfeto (H2S) e outros compostos de

enxofre. É importante lembrar que o enxofre residual do carvão afeta diretamente a qualidade do ferro gusa no alto forno. Por esse motivo, o teor de enxofre da mistura de carvões deve ser limitado (HUR, 1993). O carvão vegetal (CVSG) apresentou valor percentual de enxofre 21,61 vezes menor que a média percentual dos demais carvões. Os carvões minerais importados apresentaram valores inferiores aos carvões nacionais. Conforme literatura, os teores percentuais do enxofre nos carvões minerais nacionais foram superiores aos teores de enxofre nos carvões minerais importados. SILVA (2006) avaliou os teores de enxofre em carvões minerais importados de diferentes países e encontrou valores de 0,39 % (Indonésia), 0,45 % (Canadá) e 0,41 % (Austrália). O teor de enxofre do carvão CMWC apresentou uma variação de 21,95 % inferior ao carvão Australiano e o carvão CMKP uma variação de 5,13 % também inferior quando comparado ao carvão da Indonésia, este fato se deve a características da mina.

Segundo CARNEIRO (2003) a escolha de um combustível é baseado no preço e na sua capacidade de gerar calor. Assim, considera-se como efeito muito positivo o valor do poder calorífico superior.

A Tabela 28 apresenta os valores médios do PCS dos carvões avaliados. A Figura 26 mostra o comportamento das curvas de poder calorífico superior e o carbono fixo dos carvões. Pode-se observar que o comportamento na declividade da curva do poder calorífico é acompanhado pela curva do carbono fixo dos carvões. Este comportamento significa que, quanto maior o teor de carbono no carvão, maior o seu poder calorífico.

Tabela 28. Valores médios do poder calorífico superior dos carvões avaliados. Carvão PCS (kcal/kg) CMWC 6900 CMKP 6300 CVSG 7140 CN1 4900 CN2 5700 CN3 5200 CN4 6000 CN5 6500 CN6 6200 CN7 6850 CMWC = Carvão Mineral Importado S. Walker Creek Weak; CMKP = Carvão Mineral Importado Kaltim Prima; CVSG =

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 CMWC CMKP CVSG CN1 CN2 CN3 CN4 CN5 CN6 CN7 Tipos de Carvões PCS 0 50 100 150 200 PCS (kcal/kg) C fixo %

Figura 26. Valores médios comparativos do poder calorífico dos carvões com os seus teores

de carbono fixo

CMWC = Carvão Mineral Importado S. Walker Creek Weak; CMKP = Carvão Mineral Importado Kaltim Prima; CVSG =

Através da Figura 27, pode-se observar a existência de uma correlação positiva entre os PCS dos carvões com os seus respectivos teores de carbono fixo (R2 = 0,70); ou seja, quanto maior o teor de carbono fixo no carvão, maior o seu poder calorífico.

PCS = 55,678 % Cfixo + 3124,10 R2 = 0,70 4000 5000 6000 7000 8000 40 45 50 55 60 65 70 75 80 % Carbono Fixo PCS

Figura 27. Correlação entre poder calorífico superior e a percentagem de carbono fixo dos

carvões

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