Navegando por Autor "Silva, Guilherme Liziero Ruggio da"
Agora exibindo 1 - 20 de 30
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 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 termoeconômica e ambiental da central termelétrica de uma usina siderúrgica integrada a coque simulando numericamente o uso do hidrogênio como combustível auxiliar.(2021) Coura, Dimas Pereira; Leal, Elisângela Martins; Leal, Elisângela Martins; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Assis, Paulo Santos; Bortolaia, Luis Antônio; Rocha, Luiz Joaquim CardosoA siderurgia apresenta fundamental importância no contexto energético do Brasil, sendo caracterizada como um dos grandes consumidores de eletricidade no país. Para ter competitividade no mercado global, uma indústria siderúrgica precisa apresentar um excelente plano estratégico. Este plano inclui um planejamento energético eficiente, buscando um melhor aproveitamento dos recursos, baixos impactos ambientais e custos operacionais. As centrais termelétricas em ciclo Rankine das usinas siderúrgicas integradas demonstram grande potencial econômico, uma vez que fazem uso dos próprios gases residuais do processo. O objetivo principal deste trabalho é analisar, do ponto de vista termoeconômico, a central termoelétrica de uma indústria siderúrgica, observando a influência da adição de hidrogênio juntamente com os gases do processo siderúrgico. A geração de hidrogênio é pela eletrólise da água, alimentada eletricamente por placas fotovoltaicas. A metodologia compreende o uso de um modelo computacional criado através do software Cycle Tempo versão 5.0. Para validação do modelo, os dados da central termoelétrica são usados, como parâmetro operacionais, variáveis do fluido de trabalho e a descrição dos equipamentos. Após, é realizada a introdução do hidrogênio como combustível auxiliar na caldeira, com avaliação do impacto dessa adição. A modelagem termoeconômica tem como finalidade obter um sistema de equações de custos que representa matematicamente o processo de formação de custos na planta. Em 39 simulações computacionais e 7 cenários de misturas de combustíveis possíveis e realizando a mistura com o gás de alto forno, o gás de coqueria e o gás de aciaria com hidrogênio além da uma análise termoeconômica. Os resultados apontam que até 30% de hidrogênio com o gás de alto forno é possível de se obter eficiência energética e exergética equivalente ao cenário zero, que mais representa a operação na central termoelétrica e ainda reduzir o custo com combustível.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 metallurgical coke produced with coal mixtures and waste tires.(2016) Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Silva, Renata Dias; Cheloni, Letícia Maria de Melo Silva; Moreira, Victor Eric de Souza; Haneiko, Natália Brasil Dias; Assis, Paulo SantosThe use of scrap tires in the coal blends is an alternative to reduction of coke production costs as well as mitigates the impact caused by tire accumulation in the environment. Tests were carried out on a pilot scale, with coal blends and waste tire in 4 levels and 3 particle sizes, in order to assess the impact on the produced coke quality, especially on the Strength after Reaction with CO2 - CSR and Drum Index (DI150-15). In addition, it evaluated the mechanical resistance to compression, punctual chemical composition by Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) analysis beyond the carbonaceous matrix-tire interface by SEM microscopy. The results from the coking tests showed that addition of up to 3% of the average ground tire (20-30mm) with steel mesh, raised either as CSR DI150-15, making feasible added also from a technical point of view.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 Effect of briquetting and coal moisture control processes on coke quality.(2018) Carias, Marina do Carmo; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Assis, Paulo Santos; Santos, Cláudio Gouvêa dosRecently issues faced by cokemakers connected with availability of resources, coal quality and price, and environmental concerns have led to the development of coal pre-treatment. Aiming the use of semi-coking coal, technologies for increasing bulk density have been applied such as briquetting and coal moisture control (CMC) which have proved their benefits on manufacturing of a strong metallurgical coke. This work showed coke with high quality regarding bulk density, CSR, DI and coke % > 25 mm was produced from addition of briquettes 20% in the coal blend. For those cokes produced from CMC, coke containing moisture 4% in coal blend presented better properties than cokes with excessive moisture. It was disclosed the effect of briquettes 20% on coke quality is equivalent to produce coke with moisture 4%.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 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 de mistura de aços em distribuidor e nos veios aplicando simulação numérica, modelagem física e validação em planta industrial.(2018) Amorim, Laudinei Las Casas; Silva, Carlos Antônio da; Silva, Carlos Antônio da; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Silva, Itavahn Alves daEsse trabalho trata da mistura de aços em distribuidor e nos veios para uma máquina de lingotamento de tarugos de seis veios e busca definir as condições de processo para reduzir as perdas metálicas geradas no processo de mistura. O propósito foi desenvolver uma análise integrada dos fenômenos de mistura de aços em um distribuidor de 23t de capacidade de uma máquina de lingotamento de seis veios de tarugos de seção quadrada de 130mm, operando com jato aberto, em condições isotérmicas e não isotérmicas visando reduzir as perdas por mistura. Para isso, foram realizadas simulações numéricas utilizando CFD e modelagem física em distribuidor na escala ¼ para avaliar o fenômeno da mistura de aços, verificando o efeito de alterar o peso de aço no distribuidor no momento da troca (holding time) e o local de montagem das barreiras no interior do distribuidor. Experimentos, em escala industrial, foram realizados, incluindo diferentes pesos de aço no distribuidor no momento da troca de aços para validar os resultados desses modelos. Adicionalmente, foram analisadas amostras de tarugos para avaliar o comprimento de mistura no veio e entender a relevância dessa mistura para produtos de lingotamento com secções menores. Outra variável avaliada é a diferença de temperatura entre o aço remanescente no distribuidor no momento da abertura de uma nova panela e o aço vindo dessa panela, com o objetivo de avaliar a relevância da estratificação térmica na quantidade de mistura de aços gerada. Um novo arranjo de disposição das barreiras no interior do distribuidor foi testado para avaliar o seu efeito na redução do volume morto e na geração de sucata por mistura de aço. Esse trabalho demonstra, que a mistura de aços nos veios durante solidificação em máquinas de lingotamento de secções pequenas, como é o caso de tarugos de secção quadrada de 130mm, tem pouca relevância quando comparada à mistura que acontece no distribuidor. O estudo aqui apresentado também demonstrou que modificadores de fluxo, como barreiras, podem ser usados para reduzir a perda metálica por mistura de aços, sendo que a configuração AD2, apresentada na simulação numérica, com uma barreira extra entre os veios intermediários e os veios externos, conduz a melhores resultados quando se considera o tempo de mistura como variável resposta. O peso de aço no distribuidor mantido durante a transição de duas corridas (holding time) também é uma variável importante para prever a quantidade de aço misturado, sendo que quanto menor é esse peso, menor será a quantidade de mistura gerada. A comprovação mais importante, contudo, é que a diferença de densidade do aço líquido entre corridas diferentes (maiscomumente provocada pela diferença de temperatura) é a variável mais importante tanto para prever a quantidade de aço misturado quanto para estimar o arraste de inclusões não metálicas para os veios. A condição na qual o aço com uma maior temperatura, vindo da panela, entra em contato com o um aço mais frio, presente no distribuidor, denominado com “step-up condition” favorece a flotação das inclusões por reduzir as zonas de volume morto induzidas pela diferença de densidade, mas aumenta a quantidade de mistura.Item Estudo do Índice de Excesso de Oxigênio (IEO) e sua relação com injeção de carvão mineral e gás natural em alto-forno.(2020) Moreira, Victor Eric de Souza; Assis, Paulo Santos; Bastos, Henrique Guilherme Lucas; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Assis, Paulo Santos; Ferreira, Carlos Roberto; Murta, Jorge Luiz BresciaA pesquisa propôs definir uma equação para determinar o potencial de oxidação da zona de combustão, denominado como Índice de Excesso de Oxigênio (IEO) e estabelecer uma relação entre este e o percentual de enriquecimento do ar soprado, a taxa de injeção de carvão mineral pulverizado e a taxa de co-injeção de carvão e gás natural em várias faixas de produção. Utilizou-se de modelagem matemática, a fim de se obter qual seria a faixa de valores ótimos dessas variáveis, com foco no melhor aproveitamento do oxigênio que enriquece o ar soprado, maior taxa de injeção de combustíveis auxiliares e menor consumo de coque. Foi possível calcular a taxa de substituição com processos de injeção de carvão mineral e de co-injeção de carvão e gás natural e compara-las. Foi obtido uma fórmula para cálculo do IEO para o Alto-Forno objeto do estudo aplicada tanto para o processo de injeção de carvão mineral quanto para co-injeção, onde foi evidenciado IEO para Injeção de Carvão com média de 2,53 e desvio padrão de 0,20 e IEO para Co-injeção com média de 1,57 e desvio padrão de 0,11. Construiu-se um modelo matemático que relaciona Produção Diária, Temperatura de Chama, Taxa de Injeção de Combustíveis e Percentual de Enriquecimento como variáveis preditoras do valor de IEO, para ambas as práticas de injeção, com aplicabilidade satisfatória. Através do modelo construído, foi possível construir diagramas para identificar a faixa de valores de IEO típica do processo bem como uma faixa alternativa, com valores menores para o IEO, possíveis, e sem grandes impactos na temperatura de chama, na temperatura do topo e na taxa de substituição, auxiliando assim um planejamento otimizado das principais variáveis envolvidas no processo de injeção.Item Influence of moisture and particle size on coal blend bulk density.(2019) Braga, Erick Mitchell Henrique; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Amaral, Rian Carlo Vieira; Carias, Marina do Carmo; Assis, Paulo Santos; Lemos, Leandro RochaCoal blend bulk density is an important property in the coking process. Some variables, such as moisture and particle size, which are controlled or measured in the coal beneficiation process in steel mills, exert a strong influence on this feature. This study aims to understand the density variation of coal blends by the influence of moisture and particle size when using dry and wet bases. The investigations showed that higher density can be reached when drying the coal blend or even with excess of moisture by an agglomeration process. However, for a coal blend of lower moisture content, such as 4%, the better effects on the coking process are evident. Changes on the density from particle size require care, since they can fall in a region of high density achieved by larger particles or in a region with excess coal fines, where either or both can compromise the coke quality.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 A influência da vibração mecânica da carga de carvão nos índices CSR e CRI do coque metalúrgico.(2018) Alves, Felipe Inácio Cunha; Nascimento, Leandro Miranda; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Assis, Paulo SantosÉ indiscutível a necessidade da siderurgia de sempre se inovar e aprimorar seus métodos de produção para que as empresas mantenham sua competitividade no mercado. Dessa forma esse trabalho visa aperfeiçoar a produção do coque metalúrgico nas coquerias pela utilização de vibração mecânica da carga de carvão carregada, a fim de se possibilitar maior carregamento no forno da coqueria e também a utilização de cargas com blends mais pobres e, consequentemente, mais baratas. A análise científica foi conduzida em escala experimental em um forno de soleira de capacidade de 4,5 kg, assim que o forno era carregado a vibração mecânica era produzida por um vibrador de imersão mecânico, esse comumente utilizado para adensamento de concretos em construção civil. O coque produzido apresentou aumento de 21% do valor de CSR e redução de 26% do CRI. O resultado obtido contradisse alguns resultados da literatura que informam que o CSR e CRI não sofrem influência com a densidade da carga carregada, apesar de que esses estudos a técnica de adensamento utilizada foi a de stamp charging.Item Modelagem física e matemática da emulsificação aço-escória para fins de refino em um desgaseificador RH modificado.(2022) Silva, Antonio Marlon Barros; Silva, Carlos Antônio da; Silva, Carlos Antônio da; Gameiro, Danton Heleno; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Peixoto, Johne Jesus Mol; Lemos, Leandro RochaNeste trabalho foram avaliados os efeitos da redução no comprimento da perna de descida do RH, realizada de forma que a descarga de aço que escoa por essa perna ocorra em posições favoráveis ao arraste de escória para o interior do aço na panela e, portanto, promoção da dessulfuração. As posições estudadas para a extremidade da perna de descida, via modelamento matemático e modelamento físico a frio, foram no interior da camada de escória (óleo no modelo físico) e na interface aço-escória (água-óleo). A taxa de circulação, o tempo de mistura, bem como o comportamento fluidodinâmico macroscópico do aço não foram afetados, assegurando que a modificação no reator não traz prejuízos às suas funções comuns. Entretanto, foi observado nas simulações numéricas (utilizando o software Ansys®-CFX) e em modelo físico, que a modificação provocou uma dispersão sustentável da escória no aço, sendo que essa emulsificação entre as fases foi mais intensa quando a extremidade da perna de descida foi posicionada acima da interface. Além disso, aumentando-se a vazão de gás na perna de subida, aumenta-se a taxa de circulação, reduzindo o tempo de mistura e incrementando a emulsificação, que melhorou a eficiência de refino. Observou-se ainda que trabalhando-se com maiores quantidades de escória incrementa-se a velocidade e o grau de dessulfuração. Outro parâmetro importante foi a diferença de densidade entre as fases. À medida que essa aumenta, ainda se tem um elevado grau de emulsificação, mas o fluxo de fase de refino é mais restrito à região do jato da perna de descida. Com os resultados de um modelo físico simplificado obteve- se uma relação entre área interfacial aço-escória e o número modificado de Weber (We*). A partir dessa relação desenvolveu-se um modelo matemático, validado com os testes de transferência de massa no modelo físico, para previsão da cinética de dessulfuração (de-S) no RH industrial modificado. Os resultados são promissores, especialmente para produção de aços com ultrabaixo teor de enxofre (ULS, [S]<10 ppm). A previsão encontrada é que, mesmo para corridas com teores iniciais dessa impureza da ordem de 200 ppm, considerando um coeficiente de partição de enxofre (LS) igual a 1000 e um consumo específico de escória de 20-40 kg/t, se obtenha de-S acima de 90% em menos de 10 minutos. Considerando LS de 300, a dessulfuração é de 80 a 90%. Essa eficiência é superior à observada (~10-60%) com o emprego das técnicas usuais de adição de agente dessulfurante na câmara de vácuo do RH.Item Modelamento físico e matemático dos efeitos da injeção auxiliar de gás em um reator Kanbara.(2017) Torres, Filipe de Menezes; Silva, Carlos Antônio da; Silva, Itavahn Alves da; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Gameiro, Danton Heleno; Silva, Itavahn Alves da; Silva, Carlos Antônio daNeste trabalho, foi proposto como forma de otimização da eficiência do Reator Kanbara, a injeção auxiliar de gás, reativo ou não, para o aumento da turbulência do sistema e consequente intensificação da interação entre metal e escória. Procura-se também melhor condicionamento químico para a ocorrência da dessulfuração. Diversos aspectos foram investigados em um modelo contendo água, tais como o tempo para homogeneização do meio, a área interfacial entre as fases líquida e gasosa, e a qualidade da dispersão da escória em meio ao líquido. Também foram realizadas simulações matemáticas através do solver Ansys – Fluent 14.5, de modo a se obter informações sobre o comportamento turbulento do modelo. Dentre os resultados obtidos, notou-se que a injeção de gás tem efeito positivo no arraste de escória para o fundo da panela. Consequentemente, aumenta-se o campo ativo para as reações. Foi observado também que a interação entre gás e líquido depende fortemente da dispersão e desintegração das bolhas e do seu tempo de permanência no sistema. Como resultado, a injeção de gás pelo fundo da panela levou ao melhor desempenho para esse parâmetro em comparação com o sopro pelo agitador. No tocante às simulações numéricas, foi obtida adequada correspondência entre os modelamentos físico e matemático.Item Modelamento físico e numérico do Coal-Bunker.(2022) Oliveira, Iara Patrícia Vieira de; Assis, Paulo Santos; Bernardes, Américo Tristão; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Assis, Paulo Santos; Ferreira, Carlos Roberto; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Murta, Jorge Luiz BresciaConhecer o comportamento do fluxo granular da mistura de carvões no interior dos silos é fundamental, pois irregularidades durante o carregamento e o descarregamento podem impactar diretamente na produtividade e, em alguns casos mais extremos, na interrupção completa ou parcial do fluxo, impactando diretamente na operação dos fornos de coqueificação. O Coal Bunker tem um papel fundamental para uma operação estável e contribui diretamente com a competitividade e estabilidade operacional das coquerias. Portanto, este trabalho propõe o modelamento do fluxo granular da mistura de carvões no Coal Bunker, por meio de duas abordagens distintas: um modelo experimental em escala reduzida; e um modelo numérico computacional utilizando o método dos elementos discretos (MED), implementado no código comercial YADE. O modelo virtual reproduziu todas as características e condições do aparato experimental. Os dados gerados a partir dos testes no modelo físico foram utilizados para a validação do modelo computacional. Nos dois modelamentos foram avaliados a vazão mássica durante a descarga, o perfil de escoamento da carga, o efeito do atrito nas paredes do silo, a presença da segregação e a influência de algumas propriedades do carvão no fluxo granular, como: granulometria, umidade e densidade de carga. Apesar da modelagem do fluxo granular sob condições de carregamento e descarregamento ser um problema difícil de ser modelado, dada a natureza discreta do meio, o MED se mostrou uma excelente ferramenta e modelou corretamente o fluxo da mistura de carvões no Coal Bunker. Os resultados mostraram que a capacidade dos modelos físico e computacional, de prever o comportamento do fluxo da mistura de carvões no silo, foi satisfatório. Os resultados obtidos das simulações concordam com os experimentos não apenas sobre a vazão mássica, mas também sobre os padrões de escoamento da carga ao longo do processo de descarga. Foi identificado um mecanismo de segregação granulométrica no interior do silo, no qual foi observado uma ligeira maior presença de finos nas tremonhas centrais. Em se tratando da influência da altura da coluna da carga sob o escoamento, o mais indicado é trabalhar com o silo a uma capacidade superior a 80 % do volume total, atingindo uma maior vazão mássica. Os resultados, tanto no modelo físico quanto no computacional, apontam que as partículas têm distintas velocidades verticais, devido a ação do atrito, resultando em diferentes tempos de permanência no silo e não uniformidade no descarregamento da carga.Item Modelo híbrido associando cálculos termodinâmicos e redes neurais artificiais para a predição da temperatura do aço desde o fim de sopro até a metalurgia secundária.(2018) Viana Júnior, Marcos Antônio; Silva, Carlos Antônio da; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Silva, Itavahn Alves da; Silva, Carlos Antônio daO modelo proposto é uma associação de cálculos termodinâmicos para dissolução de ligas, adição de formadores de escória e reação de desoxidação no aço líquido com dois modelos de redes neurais artificiais (RNA) treinados com dados industriais para prever a variação da temperatura do aço líquido do final do sopro no BOF até a primeira medição de temperatura na metalurgia secundária. Para calcular a energia associada à desoxidação, foi realizado um experimento para estabelecer os parâmetros para a partição de oxigênio entre os desoxidantes, sendo o momento de adição de alumínio durante a etapa de vazamento o principal parâmetro. O controle da temperatura na fase de vazamento apresentou um desvio padrão para o erro de predição de 5,46 oC, para a etapa de transporte da estação de borbulhamento de argônio (EBA) para a metalurgia secundária de 2,79 oC e a associação de todos os cálculos apresentou um desvio padrão do erro de predição de 7,49 oC. A validação operacional apresentou uma precisão superior em relação ao método atual de controle de temperatura, resultando na redução do consumo de alumínio para aquecimento na metalurgia secundária, com economia potencial de US $ 4,07 milhões por ano para uma planta siderúrgica com capacidade de produção de 5 milhões de toneladas de aço anualmente. O modelo de rede neural artificial confirmou sua capacidade de modelar um processo multivariado complexo e a separação do cálculo termodinâmico proporciona uma melhor adaptabilidade a diferentes classes de aços com diferentes estratégias de produção.Item Otimização da mistura de carvões na produção de coque metalúrgico(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., 2011) Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Assis, Paulo SantosO coque é um produto intermediário numa usina integrada. É 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. O carvão metalúrgico, indispensável em usinas integradas a coque, é uma matéria-prima essencial para a siderurgia brasileira, tanto pelo volume de material envolvido como também pelo seu impacto nos custos de produção do aço. Os desafios envolvem vários processos, tais como compra, transporte marítimo, descarregamento nos portos, custos de frete, estocagem nos pátios das empresas, formação de misturas de carvões e abastecimento das coquerias. Este trabalho trata da otimização e planejamento da mistura de carvões na produção de coque metalúrgico. As ferramentas desenvolvidas permitem várias simulações de misturas, encontrando soluções otimizadas em cada uma delas. Isto certamente facilita a tomada de decisão de maneira rápida. Para tanto foram desenvolvidos e implementados modelos de otimização baseados em programação linear, utilizando-se os algoritmos Simplex e Dual- Simplex. Os resultados comprovaram a eficiência e a potencialidade do programa na minimização dos custos da mistura de carvões.