REDEMAT - Doutorado (Teses)
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Navegando REDEMAT - Doutorado (Teses) por Autor "Assis, Paulo Santos"
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Item Adição de resíduos agroindustriais pós-pirólise em misturas de carvões para a produção de coque metalúrgico.(2023) Campos, Alex Milton Albergaria; Assis, Paulo Santos; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Assis, Paulo Santos; Assis, Carlos Frederico Campos de; Figueiró, Clarissa Gusmão; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Murta, Jorge Luiz Brescia; Silva, Gilberto Henrique Tavares Álvares daEm usinas siderúrgicas integradas a coque, o carvão mineral tem papel fundamental principalmente na produção de coque metalúrgico, que é utilizado nos altos-fornos para produção do ferro gusa. O coque é produzido a partir de misturas carvões minerais com diferentes propriedades, formuladas para atender os requisitos operacionais do processo de coqueificação e a garantir a qualidade do ferro gusa produzido nos altos-fornos. Além disso, está mistura deve ter o menor custo possível uma vez que a maior parte do carvão metalúrgico utilizado no Brasil é importado, representando assim uma grande parcela do custo do aço. O grande desafio do setor é obter misturas de carvões que atendam a coqueria e produzam coque com alta qualidade e baixo custo. Outro desafio é relacionado as emissões de CO2. A siderurgia é responsável por cerca de 10% das emissões de CO2 no mundo e precisa rever seus processos e matérias-primas para se adequar à nova ordem ambiental do mundo. Uma das estratégias para a siderurgia, e particularmente coquerias, é a substituição de parte do carvão mineral utilizado por biomassa. Uma das fontes de biomassas são os rejeitos do agronegócio que são produzidos em grande quantidade e, como já foi provado por alguns autores, pode ser utilizado nos processos siderúrgicos. O Brasil é um grande produtor agrícola e, consequentemente, de biomassas. São produzidas cercas de 500 milhões de toneladas de rejeitos agrícolas na américa latina, sendo mais da metade no Brasil. Além disso, o Brasil tem uma importante participação na indústria siderúrgica (9o maior produtor em 2022), o que mostra que é possível aliar a produção de aço com o agronegócio tendo ganhos ambientais e econômicos. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo produzir e caracterizar o coque metalúrgico em escala piloto com diferentes proporções das biomassas, pós-pirolise, casca de café, casca de eucalipto, bagaço de cana e rejeitos do processamento do milho. Além disso, mostra uma revisão atualizada da literatura levantando as principais questões sobre o tema e uma análise da viabilidade técnica, econômica e ambiental do uso da biomassa nas misturas de carvões para a produção de coque metalúrgico. O estudo mostra que ao aumentar a proporção de biomassa no coque tem se uma diminuição do CSR, associado ao aumento da porosidade do coque devido a estrutura porosa intrínseca da biomassa. Por fim, será possível notar que o uso de 2% do resíduo de milho e da casca de eucalipto pode ser considera, uma vez que a queda da qualidade do coque não inviabiliza o seu uso.Item Análise da turbulência e do comportamento metal-escória no interior de um reator RH e sua influência sobre a reação de dessulfuração do aço.(2019) Peixoto, Johne Jesus Mol; Silva, Carlos Antônio da; Silva, Itavahn Alves da; Silva, Itavahn Alves da; Lemos, Leandro Rocha; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Assis, Paulo SantosA dessulfuração do aço pode ser realizada pela adição de material dessulfurante na câmara de vácuo do desgaseificador RH. Foram realizados modelamentos físico e matemático de um reator RH visando melhor entender quais parâmetros mais interferem na cinética da dessulfuração do aço. As várias combinações analisadas incluem a imersão das pernas, a vazão de gás, fluido similar ao aço (água ou solução salina) e diferentes óleos para simular a escória. Os ensaios, referentes ao modelamento físico, incluíram: determinação da taxa de circulação via método de ponte de strain gages (MPSG), condutivimetria e aplicação da técnica de velocimetria PIV (Particle Image Velocimetry); simulação no modelo físico (escala 1:7,5) do processo de adição de material dessulfurante na câmara de vácuo, avaliando o tempo de residência, o tamanho das gotas de material arrastadas pelo fluxo e a taxa de transferência de massa de timol. Por meio de simulação numérica do fluxo bifásico pôde-se prever a influência das variáveis operacionais sobre a taxa de circulação. Foi possível determinar a taxa de circulação quando se utiliza solução salina para simular o aço utilizando-se o MPSG, sendo o método validado com resultados de taxa de circulação de água obtidos pelo método da condutivimetria, comumente empregado. Notou-se que o emprego da solução salina elevou a taxa de circulação de modo proporcional ao aumento na densidade (cerca de 20%), indicando pouca influência sobre os valores de velocidade do líquido no interior do modelo. A imersão das pernas não afetou significativamente a taxa de circulação, enquanto a vazão de gás influenciou por uma função de potência (Qc ∝ G1/3). A influência do formato do vaso inferior (cilíndrico ou retangular) sobre a taxa de circulação foi desprezível, corroborando a utilização do vaso inferior em formato retangular para medição do diâmetro das gotas de óleo arrastadas. A redução da viscosidade do óleo e o aumento na diferença de densidade entre os fluidos resultaram em considerável diminuição do diâmetro médio das gotas de óleo arrastadas da câmara de vácuo para a panela. Foi observado ainda um prolongamento no tempo de residência do material na câmara de vácuo para maiores diferenças de densidade e menores vazões de gás. Testes de transferência de massa entre água e óleo no modelo físico resultaram numa extração em torno de 15%, 2min após a adição do material na câmara de vácuo. Porém, a baixa diferença de densidade entre o óleo e a água não permitiu inferir a influência da vazão de gás sobre a taxa de transferência de massa. A distribuição do gás na perna de subida e os valores de taxa de circulação previstos via simulação numérica foram validados pelos resultados do modelo físico.A melhor predição da taxa de circulação, da penetração e distribuição do gás foi obtida na simulação com incorporação da força de massa virtual (coeficiente igual 0,25) e força de dispersão turbulenta, adotando o modelo da média de Favre (ponderada pela massa) da força de arraste. A força de lubrificação das paredes deve ser utilizada para evitar o acúmulo de gás próximo às paredes da perna, mas seu efeito sobre a taxa de circulação foi desprezível. Em simulações do sistema aço/argônio, a expansão das bolhas de gás devido à queda de pressão foi considerada, resultando em aumento nos valores de taxa de circulação previsto pelo modelo numérico. A partir da análise de dispersão de escória no interior do aço líquido e resultados numéricos, foi possível adaptar um modelo cinético para estimar taxa dessulfuração pela adição de material dessulfurante na câmara de vácuo do reator RH. O modelo sugere ser possível alcançar um grau de dessulfuração entre 19% e 33%.Item Análise energética, exergética e experimental em um motor de combustão interna usando como combustível os fluidos do processo de pirólise assistida por micro-ondas.(2018) Oliveira, Tiago Luís; Assis, Paulo Santos; Leal, Elisângela Martins; Freitas, Suzy Magaly Alves Cabral de; Murta, Jorge Luiz Brescia; Destro, Elton; Leal, Elisângela Martins; Assis, Paulo Santos; Assis, Carlos Frederico Campos deEste trabalho visa realizar uma análise energética, exergética e experimental comparando um combustível fóssil (óleo diesel) e os efluentes obtidos do processo de pirólise assistida por micro-ondas do Eucaliptus Citriodora, realizado pela UPEC-250, com produção de 250kg/h de carvão vegetal e potencial para (i) atender a demanda nacional (10 milhões de toneladas) de carvão vegetal para a siderurgia e (ii) geração de eletricidade, com controle preciso da produção e adaptável às condições sustentáveis de manejo florestal. Neste sentido, uma revisão bibliográfica sobre pirólise e motores de combustão interna, uma análise energética e exergética teórica „single-zone model‟ em regime permanente foram elaboradas. A combustão foi modelada no software CEA (Chemical equilibrium with applications da NASA Glenn Research Center). Os resultados de caracterização física e de cromatografia gasosa acoplada a espectrômetro de massa do GNC e do bio-óleo mostraram um PCI de 10.838,46 kJ/kg e 7.781,98 kJ/kg, respectivamente. A partir destes resultados, foi realizada a modelagem do processo de combustão em um motor Scania modelo DC13072A.403-487 a diesel (motor adquirido no projeto de pesquisa), variando a razão de equivalência de 0,8 a 1,2 para três situações: uma utilizando a mistura bio-óleo/diesel na proporção de 75%-25%, a outra utilizando apenas GNC e outra utilizando apenas o combustível Jet-A (semelhante ao diesel). Os resultados teóricos mostraram que para atingir o desempenho energético com óleo diesel, rendimento térmico de 41%, calor rejeitado nos gases de exaustão de 34,8%, calor rejeitado na refrigeração de 13,1%, calor rejeitado na lubrificação de 7% e perdas por radiação de 4,1% demandou-se 0,45 kg/s de combustível e 1084,69 kW de calor. O GNC atingiu estas condições a partir da razão de equivalência de 0,90 (0,4334 kg/s), o bio-óleo a partir de 0,8 (0,4418 kg/s) e o Jet-A em 0,9 (0,4334 kg/s). A análise exergética mostrou para o GNC um aumento de 25,76% a 29,37% na eficiência, para o bio-óleo/óleo diesel um aumento de 20,71% a 23,10% e para o Jet-A um aumento de 19,79% a 22,37%. O diâmetro do injetor, o SMD das gotículas e outras características do spray foram calculados. Foi realizado um ensaio experimental com uma mistura pré-aquecida (acima de 70°C) de óleo diesel/bio-óleo (S10-5). Verificou-se que o resultado estimado (1MWh) de eletricidade depende de melhorias na injeção de combustível, no comportamento do spray e em tecnologia para, diminuir a viscosidade do bio-óleo, produzir misturas com óleo diesel e alcançar escala industrial.Item Caracterização de biomassas para a sua injeção em altos-fornos.(2014) Assis, Carlos Frederico Campos de; Assis, Paulo SantosA injeção de carvão pulverizado é praticada em mais de 600 altos-fornos em todo o mundo. A eficácia da substituição de coque por carvão mineral pulverizado já é comprovada em alto-forno, trazendo uma diminuição de custo de produção do ferro-gusa. Com a crescente preocupação da comunidade mundial com o meio ambiente, faz-se necessário encontrar um destino para os resíduos de agronegócios, bem como reduzir o impacto da siderurgia nos GEE. Uma alternativa para esses resíduos, com poder calorífico, seria utilizá-los como fonte energética. O presente trabalho mostra a viabilidade de utilizar casca de arroz, bagaço de cana, casca de café e casca de eucalipto, bem como capim-elefante (material renovável) como materiais para injeção em alto-forno, assim, substituindo parte ou todo o carvão mineral que é um material não renovável e causador de grande impacto ambiental na sua extração. Para simular a possibilidade de injetar materiais, uma modelagem física foi usada, a qual foi desenvolvida para este fim, com tal intuito considerando o elevado gradiente térmico sofrido pelo carvão pulverizado, injetado no alto-forno, e o baixo tempo de residência da partícula na zona de combustão. Outras técnicas são utilizadas para caracterizar os materiais, como classificação granulométrica, MEV, BET, Picnômetro, combustão, calorimetria, análise química imediata e elementar. A utilização das biomassas, através de sua injeção em altos-fornos, na siderurgia, mostrou-se viável tecnicamente, o que passa a contribuir para que a empresa tenha novas alternativas energéticas. Ao considerar a injeção de materiais carbo-hidrogenados, obtiveram-se os seguintes resultados: para taxa de injeção de 50 kg/ t gusa a melhor taxa de combustão foi 25% de casca de eucalipto e 75% de carvão vegetal. No caso da taxa de injeção de 100 kg/t gusa foi a mistura de 25% de bagaço de cana e 75% de carvão vegetal e a taxa de injeção de 150 kg/ t gusa foi de 25% de bagaço de cana e 75% de carvão vegetal. A técnica de injeção de materiais mistos pode ser uma forma de redução de gastos devido à substituição parcial dos insumos combustíveis já utilizados, diminuição na geração de gás efeito estufa e também uma forma de venda de crédito de carbono. Para injeção de 100 kg de bagaço de cana/t gusa, há uma diminuição da ordem de 30% na geração de “CO2” do alto-forno por tonelada de gusa produzida.Item Escória de aciaria : caminhos para uma gestão sustentável.(2018) Freitas, Suzy Magaly Alves Cabral de; Assis, Paulo Santos; Assis, Paulo Santos; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Santos, Luciano Miguel Moreira dosA busca por alternativas tecnológicas sustentáveis tem sido uma premissa para os setores da siderurgia, mineração e construção civil. Tendo em vista a ordem de prioridade para o gerenciamento dos resíduos sólidos e o foco na escória de aciaria gerada em convertedores, este estudo versou sobre alternativas de reutilização e de tratamento, ainda na fonte, desse resíduo. A escória de aciaria é um resíduo gerado em siderurgias na etapa de refino do aço, setor produtivo com contribuição de destaque na emissão de CO2 global. Este trabalho teve como objetivo principal avaliar a viabilidade técnica e ambiental da reutilização de escória de aciaria como matéria-prima secundária, em substituição total aos agregados naturais e aos ligantes, para fabricação de tijolo maciço. E também, simular a atomização da escória como tratamento alternativo à cura por aspersão de água; apresentar ferramentas de gestão de resíduos ao setor privado, contextualizadas nas características geográficas do Quadrilátero Ferrífero; e quantificar a emissão de CO2 referente ao uso do tijolo proposto. Para tal, escórias de aciaria com diferentes tempos de exposição às intempéries foram inicialmente caracterizadas. Foram feitas caracterizações, física, química, mineralógica e ambiental, dos resíduos utilizados e ensaios tecnológicos nos tijolos. Para o fabrico foram testadas duas rotas de produção, via queima e via cura; e diferentes concentrações de resíduos. Os tijolos foram avaliados utilizando os seguintes testes: microestrutural, de porosidade, de absorção de água, de resistência mecânica à flexão e à compressão, de lixiviação e de quantificação de emissão de CO2, utilizando o método QE-CO2. O déficit habitacional do Estado de Minas Gerais foi utilizado como referencia à simulação do uso do tijolo na construção de casas populares. Para simulação da atomização da escória foi utilizado uma mistura de água e glicerol, nas mesmas condições de viscosidade da escória fundida, um disco rotativo e uma câmera de alta resolução. Os resultados mostraram a viabilidade técnica e ambiental da produção via cura do tijolo T2. E também que, a reutilização desse resíduo na construção civil pode ser promissora em função de sua capacidade de consumo. A avaliação da redução de emissão de CO2 com o uso de T2, comparada com o uso de tijolos cerâmicos e blocos de concreto, mostrou que as taxas de emissão de CO2 reduziram consideravelmente com a introdução desses resíduos no tijolo, atendendo a busca por tecnologias sustentáveis de produção. E ainda que, o investimento na produção do tijolo T2 pode ser compensado via crédito de carbono. A simulação da atomização indicou a formação de grãos com diâmetro médio de 1,22mm. De modo geral os resultados foram satisfatórios e sugerem a viabilidade de implementação de ferramentas de gestão de resíduos sólidos no Quadrilátero Ferrífero, alicerçadas em dados de fluxos de matéria e energia dos sistemas considerados, subsidiadas por instrumentos econômicos, como medida de gerenciamento coletivo da crise ambiental.Item Estudo da relação entre microestruturas e propriedades das matrizes metálicas utilizando o pó pré-ligado Fe65Nb para a produção de compósitos diamantados via metalurgia do pó.(2020) Leal, Thales Eduardo; Assis, Paulo Santos; Oliveira, Hellen Cristine Prata de; Assis, Paulo Santos; Lobo, Cândido Jorge de Sousa; Queiroz, Rhelman Rossano Urzedo; Batista, Adriano Corrêa; Murta, Jorge Luiz Brescia; Oliveira, Hellen Cristine Prata deCompósitos diamantados empregados na indústria de rochas ornamentais e na construção civil frequentemente são constituídos de matrizes metálicas compostas por ligas do sistema Fe-CuCo. O Co, responsável pelo adequado ancoramento do diamante e por incrementar as propriedades mecânicas da ferramenta, é um metal que possui relevante variação em seu valor de mercado, bem como apresenta comprovada toxidade. Diante desses problemas, esta pesquisa visa a aplicação de pó pré-ligado Fe65Nb na constituição de compósitos diamantados, já que o Nb não apresenta toxidade comprovada, tem valor de mercado sem grandes oscilações e possui boa compatibilidade química com o carbono. Estudou-se dez inéditas composições do sistema Fe65Nb-Cu variando-se o teor de Fe65Nb de 10% a 100% com o propósito de se avaliar a influência do pó Fe65Nb na microestrutura e nas propriedades físicas e mecânicas das matrizes metálicas obtidas por prensagem a quente (metalurgia do pó), aplicando pressão de 35MPa com temperatura de 850°C e tempo de 3 minutos. Aspectos estruturais dos pós metálicos e das matrizes metálicas sinterizadas foram estudados a partir de difratometria de raios X. Tanto os pós quanto as amostras sinterizadas foram analisadas ao microscópio eletrônico de varredura. Investigou-se as propriedades físicas (densidade aparente, densidade relativa e porosidade) e propriedades mecânicas (dureza HV5, tensão máxima de ruptura e módulo de elasticidade) das matrizes metálica sinterizadas. Foram identificadas nas matrizes metálicas, majoritariamente, a presença das fases: Cu (cfc), FeNb (W6Fe7) e Fe7Nb6 (W6Fe7). As matrizes metálicas 10%Fe65Nb-90%Cu, 20%Fe65Nb-80%Cu e 30%Fe65Nb-70%Cu apresentaram, no contexto geral, adequadas propriedades físicas e mecânicas o que permite a aplicação em compósitos diamantados.Item Estudo de viabilidade técnica e econômica do refino primário para uma mini-aciaria de 150.000 toneladas.(2016) Salles Júnior, Sinésio; Assis, Paulo Santos; Murta, Jorge Luiz Brescia; Assis, Paulo Santos; Assis, Carlos Frederico Campos de; Nascimento, Leandro Miranda; Gomes, Helton CristianoCom o intuito de estabelecer diretrizes para a otimização da implantação de um novo refino primário, propomos o estudo de viabilidade a partir da análise comparativa de aspectos técnicos e econômicos de três tipos de fornos: o Forno a Arco Elétrico - FEA, o Forno de Indução - FI e o Forno de Energia Otimizada - EOF. Além da pesquisa em literatura especializada, foram também de grande importância as visitas feitas em renomadas empresas do setor. O forno a arco elétrico é um equipamento muito versátil para a produção de aço, permitindo produzir praticamente qualquer tipo de aço. Já o forno de indução consiste basicamente num transformador com o secundário em curto-circuito, e é hoje em dia bastante usado para a fusão de metais. O forno de energia otimizada, é um forno de refino associado com sucata pré-aquecida, trabalhando com sopro submerso de oxigênio, que reage com o carbono do ferro gusa e silício, transferindo uma porção de calor para o banho e gerando a formação de escória. Foi feito o estudo técnico e econômico, e estabelecemos planilhas a partir de preços e valores de consumo usuais. Após a realização de várias análises, concluiuse pela solução com o Forno a Arco Elétrico - FEA.Item Influência da recuperação da reserva e disposição dos rejeitos no desenvolvimento sustentável de operações de minas no Quadrilátero Ferrífero.(2016) Gomes, Reinaldo Brandão; Assis, Paulo Santos; Tomi, Giorgio Francesco Cesare de; Araújo, Denilson Rodrigues de; Assis, Carlos Frederico Campos de; Murta, Jorge Luiz Brescia; Souza, Marcone Jamilson FreitasA máxima recuperação de reservas de minério de ferro e o tratamento adequado dos rejeitos são pontos críticos ao desenvolvimento sustentável de operações de mina. A qualidade dos granulados gera um impacto significativo nos sistemas de mina e siderurgia, com implicações em custos de operação e taxa de recuperação de reservas. Melhorar a qualidade dos minérios, por meio de métodos simples e inovadores pode maximizar a produtividade dos sistemas de mina, diminuir a geração de rejeitos, contribuir para a sustentabilidade, e permitir a transição para minérios mais pobres. Um modelo geometalúrgico dos granulados da Mina Pau Branco é apresentado para suportar um estudo econômico considerando volumes de reserva, qualidade de produtos e custos operacionais, baseado na resposta metalúrgica de diferentes tipologias. Amostras analisadas geraram os valores requeridos para o modelo. Deste modelo, um plano de produção alternativo foi desenvolvido com um impacto positivo de USD 25.6 M sobre o valor presente líquido do sistema mina/siderurgia. Também é descrito o resultado do estudo que suportou a implantação de uma instalação inovadora de desaguamento de rejeitos na Mina Pau Branco, contribuindo para seu desenvolvimento sustentável. Rejeitos de concentração magnética (> 45 microns) foram efetivamente desaguados por meio de peneiramento e lamas (< 45 microns) foram tratadas em filtro prensa horizontal, permitindo o empilhamento de todo o rejeito do processo, eliminando os riscos sócio/ambientais relativos ao uso de barragens. Uma comparação com a solução de barragem de rejeitos é apresentada, demonstrando que o investimento nesta solução é significativamente menor. A planta proposta neste estudo foi instalada em novembro de 2015.Item Liquefação térmica de resíduos do processamento do fruto da macaúba para fins energéticos.(2022) Ribeiro, Kelly Lopes de Souza; Assis, Paulo Santos; Pasa, Vanya Marcia Duarte; Assis, Paulo Santos; Pasa, Vanya Marcia Duarte; Leite, Breno dos Santos; Araújo, Renata Costa Silva; Gameiro, Danton Heleno; Murta, Jorge Luiz BresciaInvestir em combustíveis provenientes de biomassa, em um país com reconhecido desenvolvimento agrícola e florestal, significa trabalhar um recurso de forma inteligente e viável, principalmente, considerando o compromisso firmado pelo Brasil no Acordo de Paris. A macaúba vem despertando um grande interesse de pesquisadores e setores industriais voltados para a produção de biocombustíveis por apresentar o dobro da produtividade agrícola da soja na geração de óleo. E, para cada quilo de óleo extraído da macaúba, tem-se aproximadamente 4kg de resíduos com potencial energético. Ressalta-se que a matéria-prima representa de 60 a 80% dos custos de produção, logo o uso de resíduos significa ganhos econômicos e ambientais. Esta tese investiga o uso da liquefação com etanol para conversão de resíduos sólidos da macaúba em líquidos e biocarvão, favorecendo assim seu uso como biocombustíveis. A liquefação é um tratamento termoquímico realizado na presença de um solvente, em temperaturas moderadas e alta pressão capaz de promover o adensamento energético dos resíduos de forma eficiente ao se obter um biocrude com grande potencial para uso como biocombustível. O objetivo desse trabalho é estudar a conversão térmica de resíduos do processamento do fruto da macaúba a partir do processo de liquefação, utilizando-se etanol anidro e hidratado como solventes com o intuito de obter um líquido combustível que possa ser utilizado em blendas com combustíveis fósseis e a produção de biocarvões. Para tanto, a liquefação térmica das tortas da polpa, amêndoa e endocarpo foram processadas em reator Parr com capacidade de 600mL, alimentado na proporção biomassa/solvente de 1:10 (m/v) e 1:5 (m/v); e com 11bar de nitrogênio. As reações ocorreram com agitação de 200rpm e por 30min após o reator atingir 300°C, obtiveram-se produtos em estado sólido (biocarvão), líquido (biocrude) e gasoso. As matérias-primas, biocrudes e biocarvões foram caracterizados para avaliar a eficiência do processo. A partir das liquefações com etanol obtiveram-se conversões médias de 82,4%; 81,4%; e 59,4% para as liquefações da torta da polpa- TP, torta da amêndoa-TA e endocarpo-ENDO, respectivamente. O rendimento em biocrude foi de 38%; 59% e 18% para TP, TA e ENDO, apresentando PCS médio de (36; 33 e 27,5) MJ/kg e, portanto, significando uma recuperação energética de 61,6%; 73,9% e 23,3% para TP, TA e ENDO, respectivamente. O resultado de GC-MS dos biocrudes produzidos apresentou mais de 90% de ésteres para TP e TA. Já para os biocrudes de ENDO houve predominância de fenóis e aromáticos ou cetonas a depender do solvente utilizado. Os biocarvões produzidos apresentaram alto conteúdo em voláteis. A porcentagem em carbono fixo foi de 40%; 33 a 37% e 50% para TP, TA e ENDO, respectivamente. E o PCS dos biocarvões foi de (27; 23,8 e 27) MJ/kg. Estes resultados demonstram o alto potencial dos biocrudes da TP e TA em aplicações em blendas com combustíveis fósseis e o potencial do endocarpo na produção de biocarvões.Item Mineração urbana : avaliação da economicidade da recuperação de componentes ricos em Au a partir de resíduo eletrônico (e-waste).(2016) Nicolai, Fernanda Nicolle Pinheiro; Lana, Sebastiana Luiza Bragança; Santos, Maria Cecília Loschiavo dos; Lana, Sebastiana Luiza Bragança; Miranda, Carlos Alberto Silva de; Câmara, Jairo José Drummond; Assis, Paulo SantosO lixo eletrônico (e-waste) é atualmente o resíduo sólido que mais cresce em todo mundo devidos as suas características únicas como obsolescência programada, alta tecnologia e exponencial consumo no mercado mundial, sendo um resíduo que contém mais de 100 substancias extremamente tóxicas a saúde humana e ao meio ambiente. Em contrapartida, contem metais preciosos, economicamente valiosos como o ouro (Au). Estes fatores, dentre outros, motivaram governos mundiais a tomarem medidas de Políticas Públicas em inúmeros países no mundo, sendo que em muitos deles há a proibição de sua exportação. No Brasil a partir de 2014, entrou em vigor a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS) mediante a Lei número 12.303/10 regulamentada pelo decreto 7.404/10 na qual o e-waste se adéqua parcialmente ao seu artigo 13 referente aos resíduos sólidos industriais onde todas as empresas produtoras de aparelhos eletroeletrônicos devem ser responsáveis pelo ciclo de vida de seus produtos; entretanto havendo ainda a necessidade de ser incluída uma regulamentação especifica quanto a sua especificação, produção, seu descarte e etc. A recuperação do Au a partir do e-waste também podendo ser chamada de Logística Reversa (LR) se faz uma medida de suma importância ambiental e comercial, atribuindo apenas benefícios a todos os atores envolvidos. Porém sabe-se que a maior parte deste resíduo ainda é exportado no Brasil. Esta pesquisa visou a comprovação da economicidade quanto a recuperação do Au a partir de componentes contendo Au visível de placas-mãe de computadores, Placas de Circuito Impresso (PCI) e de placas de celular, através da aplicação de processos termo-mecânicos e manuais e hidrometalúrgicos por extração com o solvente orgânico metil isobutil cetona (MIBK), incentivando futuros empresários a aderirem à excelente ideia da mineração urbana. Nos pinos encontrados em conectores e slots conectores (placas PCI e placas-mãe) estão presentes diversos metais de importância econômica, além do Au, incluindo o Sn. Soldas com ligas constituídas de Pb/Sn e/ou Sn/Ag/Cu devem ser previamente segregadas antes da separação dos pinos de seus encapsulamentos poliméricos, evitando a contaminação do Au na etapa subsequente de reações hidrometalúrgicas, bem como, as deposições de Sn e Fe das placas de celular. As classificações das matérias-primas por MEV e EDX se apresentaram bastante complexas devido às mais variadas geometrias de deposição de Au. De acordo com os resultados do EDX, após as lixiviações ácidas e filtrações, os seguintes resultados foram considerados: para as bordas das placas PCI (flocos de Au) com 960 000ppm ou 96,0%, para os pinos (amostras LARPB e LARPM) – 10ppm ou 0,001% e para as placas de celular (amostra LARPC) - 180ppm ou 0,018% de Au. O rendimento da recuperação do Au de bordas conectoras de 514% que foi considerado satisfatório. O rendimento da recuperação do Au a partir dos pinos (5,72%) foi considerado insatisfatório, mesmo que, ainda, houve algum rendimento. O rendimento da recuperação do Au a partir de placas de celular também foi considerado, de um certo modo, insatisfatório (5,72%) devidos às contaminações que ocorreram e que não foram possíveis de serem separadas, requerendo novos estudos quanto à proporção ideal do solvente orgânico MIKB para a separação do Sn e do Fe do Au. A recuperação do Au a partir das bordas conectoras das placas PCI se mostrou economicamente lucrativa.Item Potencial de utilização do Biogás como combustível auxiliar em altos fornos brasileiros.(2017) Martins, Máximo Eleotério; Assis, Paulo Santos; Assis, Paulo Santos; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Assis, Carlos Frederico Campos de; Murta, Jorge Luiz Brescia; Sardi, Jaime AntônioA Ecologia Industrial representa a inter-relação propondo uma visão total do sistema e uma troca simbiótica de matéria e energia diminuindo os impactos negativos dessas atividades, mesmo em segmentos distintos como a pecuária e a metalurgia. A pecuária é uma atividade que altera significativamente as condições ambientais, principalmente quando utilizada na produção intensiva, onde a alimentação fornecida é industrial e a quantidade de excrementos sólidos rejeitados pela digestão é grande. Os resíduos podem ser tratados e reutilizados através da fermentação anaeróbica em biodigestores, produzindo o biogás, um combustível gasoso com um conteúdo energético elevado semelhante ao gás natural, composto, principalmente, por hidrocarbonetos de cadeia curta e linear. A metalurgia já utiliza a tecnologia de injeção de combustível auxiliar em altos-fornos. Os combustíveis mais utilizados são o gás natural e o carvão pulverizado, por issoo objetivo desse estudo é avaliar o potencial brasileiro de utilização do biogás pecuário em substituição à importação de gás natural trazendo vantagens sociais, econômicas e ambientais. Dentre elas, destacam-se a criação de fonte de renda em pequenas cidades, ao menor custo de investimento e do produto em comparação ao gás natural, a diminuição do uso de combustíveis fósseis e da emissão de gases de efeito estufa, além da produção de fertilizantes como subproduto nos biodigestores. Para esse estudo foram analisadas as características do biogás produzido pelos dejetos bovinos e suínos. O biogás derivado dos dejetos bovinos foram produzidos em laboratório em biodigestores de menor escala. O biogás de dejetos suínos além de sua produção em laboratórios foi realizado o acompanhamento em uma granja na região de Oratórios, MG. A viabilidade técnica do comportamento do biogás no alto forno foi realizada por simulações computacionais e para o planejamento energético e estudo de viabilidade do transporte do biogás, avaliou-se a região de Urucânia e Oratórios, no Estado de Minas Gerais, propondo assim a criação de uma Rede Industrial Ecológica. Os resultados apontaram que o biogás apresenta viabilidade técnica para ser utilizado como combustível auxiliar em alto forno e que o transporte mais viável para essa realização é a construção de gasoduto. A avaliação apontou que apenas 15% do rebanho nacional de suínos já possui o poder calorífico suficiente para a demanda de gás natural no setor. Logo, com a efetivação da pesquisa, além dos ganhos sociais, a atividade deixaria de enviar para a atmosfera 46.280,81 CH4t/ano e 89.648,81CO2t/ano, principais gases responsáveis pelo efeito estufa.Item Redes neurais artificiais para modelagem de altos-fornos.(2019) Carvalho, Leonard de Araújo; Assis, Paulo Santos; Assis, Paulo Santos; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Assis, Carlos Frederico Campos de; Oliveira, Tiago Luís; Martins, Máximo Eleotério; Murta, Jorge Luiz BresciaO processo de redução do ferro é milenar. Desenvolvido ao longo dos séculos, ocupa, atualmente, papel de destaque no cenário produtivo mundial. No Brasil, a indústria siderúrgica se estabeleceu com uma produção expressiva, totalizando mais 30 milhões de toneladas em 2018, com impacto da ordem de 4% no PIB. A etapa do processo relacionada à obtenção de ferro-gusa é a de maior consumo de energia e custo operacional e, portanto, elemento de grande importância para estabelecer a competitividade do aço nacional. A principal forma de obtenção do ferro-gusa é via alto-forno, caracterizando-se como um processo de alta complexidade e com inúmeras variáveis a serem analisadas e controladas como, por exemplo, quantidade e qualidade da matéria-prima, temperatura de chama, troca de calor, tempo de corrida e parâmetros termodinâmicos, o que dificulta a modelagem da operação, apesar dos grandes avanços realizados na área. No que se refere a controles de processos complexos, verifica-se uma utilização crescente das redes neurais artificiais em função da sua versatilidade de aplicação e aumento da fidedignidade de respostas em comparação a outras técnicas de modelagem. A utilização de múltiplas redes neurais artificiais com características distintas para a modelagem de um processo tem a possibilidade de diminuir a margem de erro dos resultados obtidos, quando comparados com aquelas atuando de forma isolada; tal arranjo é denominado máquinas de comitê. Considerando a situação apresentada, realizou-se, neste projeto, o desenvolvimento de uma máquina de comitê para modelar três variáveis do processo de produção do gusa durante a operação de um alto-forno a coque. A máquina de comitê é composta por nove redes neurais artificiais distintas e utiliza 23 parâmetros de entrada para predizer cada uma das variáveis do estudo, a saber: i) predição do consumo de combustível (fuel rate), em função do seu impacto econômico no processo; ii) teor de silício no gusa, visando estabilidade térmica do processo; e iii) teor de enxofre, visando garantir qualidade do produto a ser entregue a aciaria. Utilizou-se a validação cruzada, do tipo k-fold, para avaliação do desempenho do modelo. Por fim, verificou-se que os resultados obtidos pela máquina de comitê foram menores do que aqueles das redes neurais atuando de forma isolada, conforme observado nos seguintes valores de Root Mean Square Error (RMSE): i) fuel rate: 4,88 (rede 1), 4,74 (rede 2), 6,14 (rede 3) e 4,67 (comitê); ii) teor de silício: 0,1061 (rede 1), 0,1266 (rede 2), 0,1120 (rede 3) e 0,0856 (comitê); iii) teor de enxofre: 0,00915 (rede 1), 0,00917 (rede 2), 0,00974 (rede 3) e 0,00726 (comitê). Considerando os resultados obtidos, o modelo pode ser utilizado para fornecer subsídios importantes no acompanhamento e tomada de decisão durante a operação.Item Software para planejamento operacional de lavra, simulação e despacho de caminhões visando ao atendimento das metas de produção e qualidade da mistura de minérios.(2015) Destro, Elton; Assis, Paulo Santos; Souza, Marcone Jamilson FreitasO minério proveniente de uma única frente de lavra dificilmente possui as especificações exigidas pela Usina de Beneficiamento, mas, se for misturado ao minério de outras frentes, os parâmetros exigidos poderão ser atendidos. Esses parâmetros normalmente são estabelecidos pela indústria metalúrgica, que necessita de matérias-primas adequadas para que seus produtos tenham qualidade elevada. Para que a mistura, após o beneficiamento, atenda às exigências e especificações definidas pelos processos metalúrgicos, algoritmos utilizados para Planejamento Operacional de Lavra, Simulação e Despacho de caminhões em minas a céu aberto foram implementados em um único aplicativo computacional de forma integrada, resultando nos três módulos do software TSMine (Truck-Shovel System for Surface Mine). O primeiro módulo é responsável pela otimização e visa fornecer as soluções (ou cenários) resultantes do Planejamento Operacional de Lavra. Cada cenário é caracterizado pela alocação dos equipamentos de carga, definição do ritmo de lavra e do número de viagens que cada caminhão deverá realizar para transportar o minério e o estéril. As metaheurísticas Iterated Local Search e Variable Neighborhood Descent foram implementadas de forma combinada nesta fase de otimização. A avaliação e validação da solução metaheurística são feitas pelo segundo módulo (Simulação pelo Método de Monte Carlo), que apresenta um relatório com as medidas de desempenho do sistema simulado (resultados da simulação). Técnicas estatísticas são utilizadas para validar ou não o cenário simulado. O terceiro módulo é um Sistema de Despacho que, em um cenário real, é responsável pela alocação dos caminhões às frentes de lavra buscando reproduzir as operações do cenário validado na simulação. A utilização do TSMine busca viabilizar misturas de minérios para que possam ser utilizadas nos processos metalúrgicos, reduzir custos operacionais, aumentar a produção da mina devido a maior eficiência na alocação dos equipamentos de carga e transporte, e manter as especificações da mistura dentro dos limites estabelecidos pelos clientes.Item Uso de cinza de bagaço de cana-de-açúcar em cimento Portland como mecanismo de desenvolvimento limpo.(2016) Rezende, Mariana Felicetti; Gouveia, Antônio Maria Claret de; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Resende, Domingos Sávio de; Domingues, Ricardo Pinheiro; Assis, Paulo SantosO processamento da cana-de-açúcar para a produção de álcool e açúcar gera grandes quantidades de bagaço. Este bagaço possui como principal destinação a queima em caldeira com o objetivo de geração de energia e, como resíduo desse processo é gerada a cinza do bagaço de cana-de-açúcar (CBCA). Apesar de a utilização do bagaço de cana-de-açúcar para geração de energia ser uma alternativa que contribui para a sustentabilidade, as cinzas geradas são um problema ambiental. A Convenção das Nações Unidas sobre a mudança climática realizada em Kyoto no ano de 1997 culminou em um protocolo de intenções que previa dispositivos para redução das emissões de CO2 na atmosfera e sequestro de carbono, os quais receberam o nome de mecanismo de desenvolvimento limpo (MDL). Neste sentido, o presente trabalho teve o objetivo de utilizar os conhecimentos da Engenharia de Materiais para avaliar a utilização da CBCA gerada em caldeiras de usinas termoelétricas em substituição parcial ao cimento na produção de compósitos cimentícios e sua possível contribuição como MDL. O estudo, por meio de procedimentos experimentais, avaliou as propriedades mecânicas de compósitos cimentícios no estado endurecido produzidos com aproveitamento de CBCA nos teores de 10, 20 e 30% de substituição do cimento Portland. Além disso, foi estimada a redução de emissão de dióxido de carbono em decorrência da incorporação da CBCA aos compósitos por meio do método ACM0005 de cálculo de redução de emissões de CO2. Os resultados do comportamento mecânico dos compósitos de CBCA foram adequados e coerentes. O método utilizado para avaliação da utilização da CBCA em substituição parcial do cimento Portland nos compósitos cimentícios como MDL indica a viabilidade técnica do uso.Item Utilização de moinha de biorredutor e pneu inservível na produção de coque metalúrgico.(2016) Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Assis, Paulo Santos; Zymla, Victor; Assis, Paulo Santos; Lemos, Leandro Rocha; Castro, Fernando Andrade de; Murta, Jorge Luiz Brescia; Gomes, Helton CristianoO coque é um produto intermediário numa usina integrada, produzido a partir de misturas de carvões metalúrgicos, formuladas para atender tanto as condições operacionais do processo de coqueificação como os requisitos de qualidade do processo de produção de gusa. No atual cenário acirrado de competitividade, umas das linhas para redução do custo da mistura de carvões é o desenvolvimento de matérias-primas alternativas nacionais que minimizem o custo do coque, e consequentemente, do gusa. A utilização de pneus inservíveis na mistura de carvões sugere uma rota de destinação ecologicamente correta a fim de mitigar o impacto causado pelo acúmulo de pneus no meio ambiente, além de uma alternativa para redução de custos de produção do coque metalúrgico. Por outro lado, o Brasil é o maior produtor mundial de carvão vegetal, produzido a partir do processo de carbonização da madeira. Em sua produção, por ser um material muito friável, desde sua obtenção nas carvoarias até seu efetivo consumo nos Altos-Fornos, gera-se 25% deste combustível com granulometria abaixo de 9mm, conhecida como moinha de carvão vegetal. Neste contexto, o presente trabalho avaliou a adição de pneus inservíveis e moinha de carvão vegetal como aditivos alternativos e inovadores nas misturas de carvões para produção de coque metalúrgico. Foram realizados enfornamentos, em escala piloto, com pneu moído em 4 níveis e 3 granulometrias, com objetivo de avaliar o impacto sobre a qualidade do coque, especialmente sobre a Resistência após reação com CO2 (CSR) e a Resistencia mecânica a frio (DI 150-15). Adicionalmente, avaliou-se a resistência mecânica à compressão, além da análise da interface pneu-matriz carbonosa através da microscopia eletrônica de varredura (MEV). Também foram analisados os impactos sobre a qualidade do coque metalúrgico causados pela adição de carvão vegetal em 4 níveis e 2 granulometrias. Os resultados mostraram a viabilidade técnica da adição de até 3% do pneu médio (20-30mm) com a malha de aço, com significativa elevação da resistência mecânica a frio do coque e que a adição da biomassa de moinha de carvão vegetal, com 70% < 2,83mm e em até 2% é tecnicamente viável, além de contribuir para a o balanço de emissões de CO2 na produção do ferro gusa.