Navegando por Autor "Assis, Carlos Frederico Campos de"
Agora exibindo 1 - 18 de 18
Resultados por página
Opções de Ordenação
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 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 Caracterização de carvão vegetal para a sua injeção em altos-fornos a carvão vegetal de pequeno porte.(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2008) Assis, Carlos Frederico Campos de; Assis, Paulo SantosO Brasil produz cerca de 35 % do ferro gusa através de altos- fornos a carvão vegetal de pequeno porte (volume útil < 300m3), gerando com isto resíduo, entre eles carvão vegetal fino (moinha). Este projeto estuda o reaproveitamento da moinha utiliza em ICP (Injeção de Carvão Pulverizado). O fo co principal é o comportamento do carvão vegetal pulverizado injetado, através das ventaneiras, na zona de combustão destes altos-fornos. Utilizou-se para isto um equipamento de simulação, levando em consideração as peculiaridades destes reatores. Dentro deste contexto, variáveis que influenciam na técnica ICP são analisadas. Como propriedades do carvão vegetal (são elas tamanho de grão, carbono fixo, porosidade, densidade e umidade) e a taxa de injeção. Os dados são analisados cotejados com a literatura, bem como com os fundamentos do processo. Foram utilizadas técnicas de microscopia eletrônica de varredura, analise de porosidade via BET, utilização de TGA, determinação de parâmetros químicos do carvão vegetal, tais como analise imediata e elementar. Concluiu-se que existe possibilidade de elevar a taxa de injeção de carvão pulverizado em pequenos altos- fornos a carvão vegetal, graças a alterações na seleção do carvão e alterações em parâmetros do processo. O ensaio para simulação do que ocorre nas ventaneiras de altos- fornos, sob elevado gradiente térmico permite determinar os principais parâmetros para otimização da ICP. Parâmetros físicos não são limitantes ao aumento da taxa de injeção, sendo que a análise imediata pode ser usada como fator importante que afeta o índice de combustão do carvão vegetal. Aumentos da granulometria podem ser favoráveis sob o ponto de vista econômico para a prática de injeção de carvão vegetal em pequenos altos-fornos.Item Caracterização de combustíveis sólidos pulverizados para injeção em alto-forno.(2018) Silva, Katerine Grazielle; Assis, Paulo Santos; Assis, Paulo Santos; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Assis, Carlos Frederico Campos de; Murta, Jorge Luiz BresciaA injeção de carvão pulverizado (PCI) pelas ventaneiras dos altos-fornos é amplamente utilizada por siderúrgicas ao redor do mundo visando à redução do consumo de coque e, assim, o custo do ferro-gusa. Altas taxas de injeção são desejáveis, porém, um grande desafio é alcançá-las com matérias-primas mais baratas e de características diversas sem perder na qualidade do ferro-gusa, na produtividade do alto-forno e que resultem em menor impacto ambiental. Um aumento na taxa de injeção requer melhoria na seleção de combustíveis. Sendo assim, é importante ter o conhecimento das variáveis de qualidade do combustível pulverizado injetado que afetam, entre outros, a eficiência de queima, a qualidade do ferro-gusa, a taxa de substituição do coque e a estabilidade do alto-forno. Dentro deste contexto, o presente estudo baseia-se na caracterização química, física, mineralógica e na avaliação da eficiência de queima de 4 combustíveis: carvão mineral australiano (CMA), carvão mineral norte-americano (CMN), moinha de carvão vegetal (MCV) e coque verde de petróleo (CVP). O CMA, CMN, MCV e CVP encontram-se dentro ou próximos dos valores aceitáveis no processo de injeção para os teores de cinza e enxofre. O teor de matéria volátil obtido foi de MCV (34.59%) e CMN (19.92%), CMA (18.03%) e CVP (14.09%) que mostrou ter influência na capacidade de queima. A composição da cinza foi caracterizada pela presença de quartzo, anidrita, calcita e hematita. No que se refere à basicidade, nota-se que a cinza do CMA foi a mais ácida entre os combustíveis analisados, devido à presença significativa dos minerais quartzo e caulinita. Teste em simulador de injeção resultou na seguinte performance de queima MCV>CVP>CMA>CMN. Em contrapartida a ordem de combustibilidade por análise termogravimétrica foi de MCV>CMN>CMA>CVP. Com o aumento do teor de carbono fixo, observou-se um aumento da taxa de substituição teórica do coque. A mistura que apresentou melhor eficiência de queima foi obtida para a composição contendo 20% MCV+80% CVP, seguida pelas misturas contendo 80 e 90% de CMA, respectivamente. Resultados sugerem o aumento da participação de matérias-primas nacionais no setor siderúrgico e o aumento do uso da moinha de carvão vegetal (biorredutor) como uma forma de reduzir a emissão de gases de efeito estufa.Item Caracterização de coque metalúrgico produzido com adição de pneu inservíveis nas misturas de carvão mineral.(2016) Souza, Renata Dias e Silva; Assis, Paulo Santos; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Assis, Carlos Frederico Campos de; Murta, Jorge Luiz BresciaO desafio da produção de coque consiste em projetar misturas de carvões que atendam a relação custo/benefício uma vez que o carvão mineral é responsável por 30 a 40% do custo total de produção de aço em usinas integradas a coque. Sendo o carvão mineral um combustível não renovável e o atual cenário no mercado siderúrgico, novos materiais vêm sendo adicionados às misturas de carvões buscando reduzir os custos de produção e mantendo esses parâmetros de qualidade do coque. Neste contexto, o presente estudo tem como objetivo avaliar o uso de pneu inservível adicionados às misturas de carvão, reduzindo a necessidade de importação de matéria-prima, mantendo a qualidade exigida pelo alto-forno e desenvolver uma nova rota de destino para os pneus descartados de maneira inadequado no meio ambiente. Foram realizados enfornamentos em escala piloto, com misturas de carvão mineral e pneu inservível em 4 percentagens e 3 faixas granulométricas, com objetivo de avaliar o impacto sobre a qualidade do coque produzido, no que diz respeito à resistência (CRI, CSR, DI 150-15). Também foram realizadas nas matérias-primas e no coque análises imediatas, fluidez e petrografias além da resistência mecânica à compressão, composição química pontual por Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS), análise da interface pneu-matriz carbonosa através da microscopia (MEV) e análise termográficas por TGA-DTA. Os resultados das análises do coque mostraram que a adição de 3% de pneu com granulometria média (20-30mm) com a malha de aço, tiveram resultados mais relevantes na manutenção da qualidade do coque, indicando o pneu como uma alternativa na substituição de parte do carvão mineral na produção do coque metalúrgico.Item Characterization of coal briquettes using tar as a binding material for use in a coke oven.(2019) Assis, Carlos Frederico Campos de; Oliveira, Ricardo dos Santos; Silva, Guilherme Lizieiro Ruggio da; Assis, Paulo SantosIn order to increase competitiveness in the steel industry through reduction of the cost of coal mixtures and increase in the quality productivity of coke in the oven, this research was developed with the aim of increasing the bulk density through briquetting of low power coking coal using tar as a binding material. Initially an industrial scale double roller press was used to manufacture briquettes in the ellipsoid format. The physical properties of the briquettes were analyzed in relation to variation of the amount of tar and the curing time of briquettes. Through the process of coal briquetting using low amounts of tar, it is possible to obtain a fuel of greater density, greater use of soft coals, uniform granulometry and easy handling. The increase in the apparent density of coal through briquetting may reach 42.5%. The success achieved in these tests, through these briquettes, with good chemical and physical characteristics represents ease of production as well as economic gain and low investment when compared to other processes of charge densification in coke ovens.Item Efeitos do catalisador ThermactTM na síntese do coque metalúrgico.(2017) Braga, Erick Mitchell Henrique; Assis, Paulo Santos; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Assis, Paulo Santos; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Assis, Carlos Frederico Campos de; Murta, Jorge Luiz BresciaO coque é um combustível derivado do carvão betuminoso e a matéria-prima mais onerante na produção de aço, contribuindo entre 30 a 40% do seu custo. No cenário de elevada competitividade entre as siderúrgicas, é vital buscar matérias-primas alternativas e/ou aditivos que permitam a elevação de carvões de baixo rank, contribuindo para redução do custo do coque e consequentemente, do aço. O processo de “coqueificação” consiste no aquecimento do carvão mineral a altas temperaturas e em ausência de ar. Neste processo, as moléculas orgânicas complexas que constituem o carvão mineral se dividem, produzindo gases, compostos orgânicos sólidos, líquidos de baixo peso molecular e um resíduo carbonáceo relativamente não volátil chamado de coque, que se apresenta como uma substância porosa, celular,heterogênea, sob os pontos de vista químico e físico. A qualidade do coque depende das características químicas do carvão mineral do qual se origina, das impurezas, da granulometria, da compactação, do tempo de coqueificação, da temperatura de destilação e do método de processamento. O produto THERMACT™ foi apresentado como um catalisador para a produção de coque que visa diminuir o tempo de coqueificação, reduzir o consumo energético, aumentar a geração de gases e a qualidade do coque. Este trabalho visa determinar os efeitos do catalisador THERMACT™, em diversas proporções, nas propriedades da mistura de carvões, nas características do coque produzido e no seu processamento, tanto na escala laboratorial quanto nas escalas piloto e industrial. Na escala laboratorial foi percebido a influência do catalisador no range plástico e na fluidez, já na escala piloto foi percebida a influência nos resultados de CRI, CSR, rendimento coque/carvão, tamanho médio e redução de até 40 minutos no tempo líquido de coqueificação. Na escala industrial não foram percebidas alterações significativas nas propriedades do coque e no processo de coqueificação.Item Energy consumption in smelting reduction (SR) processes.(2010) Assis, Paulo Santos; Fang, Jue; Mankhand, Tilak R.; Assis, Carlos Frederico Campos de; Salierno, Giovanni FeliceAo contrário dos processos convencionais, onde são utilizados coque e hematita nos altos-fornos, combustíveis e minérios de ferro alternativos podem ser utilizados nos processos de fusão-redução, como carvão vegetal e finos de minérios de ferro a fim de produzir ferro esponja. . O uso dessas matérias-primas alternativas, através desses processos, pode amenizar os impactos ambientais e reduzir os custos de processos. Os conceitos da razão teórica de consumo de gás, a energia da redução do minério de ferro e os valores calóricos efetivos foram introduzidos primeiro. A razão de consumo de gás, na prática, e o consumo de gás, como unidade de redução na fusão-redução foram discutidos e calculados. A relação de carvão consumido e a variação da redução do minério de ferro no leito fluidizado também foram discutidos. A influência da pós-combustão no consumo de carvão no banho de minério no forno, como consumo de energia em diferentes combinações de quatro equipamentos foram calculados e discutidos.Item Estudo da degradação mecânica de pequenas quantidades de coque em testes de tamboreamento.(2016) Silva, Antonio Marlon Barros; Assis, Paulo Santos; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Assis, Paulo Santos; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Assis, Carlos Frederico Campos de; Murta, Carlo Luiz B.Esse estudo visa avaliar a resistência mecânica a frio do coque, utilizando pequenas quantidades (300 a 1200 g) desse material, como alternativa aos testes usuais que utilizam 10 e 50 kg de coque. Para isso, as degradações volumétrica e superficial foram avaliadas em um tambor de menores dimensões (Diâmetro: 268 mm, comprimento: 470 mm), bem como no tambor especificado pela norma JIS K2151 (1.5x1.5 m). Para o equipamento menor encontrou-se que a taxa de degradação superficial (K) aumenta ligeiramente com a massa tamboreada. O fator de maior relevância foi a velocidade de rotação do tambor, que variou de 24 a 85 rpm. Nesse caso, K decresce com a velocidade. Embora a 24 rpm a taxa de degradação superficial tenha sido alta, a quebra volumétrica não ocorreu de forma relevante, sendo que essa ocorreu somente acima de 45 rpm. No tambor maior obteve-se uma maior degradação (volumétrica e superficial), em comparação com o tambor menor. Entretanto, há uma boa correlação entre a degradação nos dois equipamentos, possibilitando obter funções para se estimar a degradação que seria obtida no tambor maior mediante a degradação observada no tambor menor, ou seja, é possível avaliar a degradação do coque utilizando pequenas quantidades desse material.Item Estudo da injeção de misturas de casca de eucalipto com carvão mineral em alto-forno.(2016) Oliveira, Ricardo dos Santos; Assis, Carlos Frederico Campos de; Assis, Paulo SantosA siderurgia tem uma importante participação na geração de gases do efeito estufa devido ao alto consumo de carvão e coque no balanço energético. A injeção de carvão pulverizado no alto-forno pode ser uma alternativa para diminuir este efeito, utilizando biomassas que são fonte renovável e através da fotossíntese captura o gás CO2 da atmosfera, reduzindo a poluição causada pelos altos-fornos. A casca do eucalipto é rica em carbono e complementa a oferta desse elemento para o processo de redução do minério de ferro. Este trabalho teve como objetivo estudar a inserção de casca de eucalipto para a injeção nas ventaneiras de altos-fornos. Para simular a possibilidade de injetar materiais, uma modelagem física é usada, a qual foi desenvolvida para este fim. Outras técnicas são utilizadas para caracterizar os materiais, como classificação granulométrica, combustão, calorimetria, análise de gás, análise química imediata e elementar. Assim, em teoria, o que esta pesquisa mostra é que a casca de eucalipto pode ser injetada em altos-fornos no lugar do carvão pulverizado.Item Estudo da viabilidade econômica do biogás em usinas siderúrgicas.(2016) Calixto, Kerlly Oliveira; Assis, Paulo Santos; Usui, Tateo; Assis, Carlos Frederico Campos de; Murta, Jorge Luiz Brescia; Martins, Máximo EleotérioNos últimos 100 anos tem se verificado o aumento das emissões de gases poluentes para a atmosfera. O atual desenvolvimento industrial trouxe consigo o acréscimo da poluição, e junto com ela a necessidade de se encontrar formas de mitigação. Países tecnologicamente desenvolvidos como os Estados Unidos e a China são líderes mundiais na produção de gases de efeito estufa. Uma solução encontrada nos últimos anos para reduzir o efeito de estufa foi o uso de materiais orgânicos como fonte de energia alternativa, como por exemplo, o uso da biomassa, que pode ser usada em muitas aplicações, devido a sua capacidade de se transformar em vários tipos de energia, como por exemplo, calor e eletricidade. Este estudo contempla o biogás, que é um tipo de combustível gasoso produzido através da digestão anaeróbia da matéria orgânica. Devido à grande quantidade de metano encontrado na composição de biogás, aproximadamente 70%, ele pode ser comparado com o gás natural, que é um composto gasoso com cerca de 90-100% de metano e é amplamente utilizado na indústria de aço, como combustível auxiliar na produção de ferro-gusa. O estudo do biogás como combustível auxiliar se deve ao fato do biogás possuir características muito semelhantes ao gás natural, sendo assim um caminho para se ganhos econômicos e ambientais através do seu uso. Diferentes pesquisas no Brasil, onde foram analisadas as emissões de CO2 para a atmosfera, foi observado um importante papel desempenhado pelo segmento de aços e do setor industrial nacional nas emissões de CO2, que juntamente com produção pecuária no Brasil, tem ajudado a aumentar ainda mais a taxas de emissão de CO2. O objetivo deste trabalho foi realizar um estudo comparativo entre a injeção de biogás e gás natural, onde se estudou a viabilidade técnica do biogás, em seguida, o principal objetivo, estudar a viabilidade econômica de biogás em usinas siderúrgicas. As simulações de viabilidade técnica foram feitas através de um programa de computador e assim obteve-se a melhor taxa de injeção de biogás para a operação do alto-forno. Para o estudo de viabilidade econômica foi construída uma série uniforme de custos e investimentos e se comparou entre três cenários qual seria o mais viável. Chegou-se a conclusão que o projeto viável seria o cenário onde a fazenda de biogás ficaria ao lado da usina siderúrgica, eliminando os custos com logística.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 Experimental analysis of injecting different blends of biomass materials and charcoal in a blast furnace.(2020) Assis, Carlos Frederico Campos de; Leal, Elisângela Martins; Assis, Paulo Santos; Nascimento, Leandro Miranda; Konishi, Hirokazu; Usui, TateoThis paper aims to study the possibility of using charcoal, rice husk, sugarcane bagasse, coffee husk, eucalyptus bark and elephant grass and their blends as materials for blast furnace fuel injection. However, any blast furnace fuel must satisfy all the stringent quality requirements such as combustibility, calorific value and ash content. Elaborate processing is also necessary for flowability of the dry pulverized fuel produced from the biomass materials. These properties are evaluated in laboratory by an experimental simulator. The analysis showed the technical feasibility of biomass as an alternative fuel for the blast furnace process, which can contribute as a new energy source. This technique may be one approach to reduce the cost to the steel company by the partial replacement of the fuel materials like coke, and bring further advantages such as the reduction of greenhouse gas generation and obtain carbon credits.Item Influência da adição da casca e do rejeito da semente da Moringa oleifera após extração do óleo em carvões minerais utilizados para injeção em altos-fornos a coque.(2018) Campos, Alex Milton Albergaria; Novack, Kátia Monteiro; Assis, Paulo Santos; Novack, Kátia Monteiro; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Assis, Carlos Frederico Campos de; Assis, Paulo SantosA Moringa oleifera é considerada, em muitos lugares, como a árvore da vida. Esta planta arbórea da família das Moringaceas possui inúmeras aplicações na área da saúde e na alimentação. Algumas de suas utilidades mais nobres estão relacionadas a remédios fitoterápicos e nutrição em países onde a desnutrição infantil é um problema, sendo utilizado desde suas folhas e frutos até sua raiz e caule, porém, o seu produto considerado mais nobre é o óleo. Para a extração do óleo pode ser usado o processo de extração mecânica (utilizando uma prensa mecânica) ou a extração por solvente. Durante este processo são gerados alguns rejeitos como a casca da semente e a torta da semente após a extração do óleo. Com isto, este trabalho tem o objetivo de caracterizar estes rejeitos para avaliar o seu uso em misturas de carvões minerais para a injeção em altos-fornos. Foram feitas análises imediata, elementar, TGA e poder calorífico da casca, do rejeito após extração do óleo e de uma mistura de carvões minerais própria para injeção em altos-fornos. Além disso, foram testadas em um simulador físico para a injeção de materiais pulverizados misturas contendo 20, 30 e 40% das biomassas na mistura de carvões. Foi possível constatar que a os rejeitos da moringa possuem maior teores de voláteis e de hidrogênio, além de um baixo teor de carbono e poder calorífico quando comparado com o carvão mineral. Apesar disso, o uso de 40% da casca da moringa na mistura de carvões minerais apresentou uma taxa de combustão melhor que a do taxa do carvão mineral puro, podendo ser utilizada na injeção de materiais pulverizados no alto-forno reduzindo as emissões de CO2 e gerando uma economia da ordem de 20 milhões de dólares anuais, quando a taxa de substituição é considerada 1, com a substituição parcial do carvão mineral neste processo.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 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.