Influência da densidade do carvão vegetal na produção de sílicio metálico

Abstract

Este estudo teve como objetivo avaliar e quantificar a influência da densidade do carvão vegetal nos custos de produção de Silício Metálico. Este estudo foi realizado em uma empresa de médio porte do segmento de Silício Metálico, localizada no município de Santos Dumont, Minas Gerais. Na primeira etapa, foi feito uma busca de literatura para identificar as influências da densidade do carvão vegetal no processo produtivo e sua participação nos custos de produção; na segunda, foram realizadas entrevistas com profissionais da empresa com delineamento descritivo e exploratório para compreender a importância do carvão vegetal dentro do processo produtivo. Na terceira etapa foi feito um levantamento de dados de custos de matéria prima, consumo de energia elétrica (MWh), consumo de cavaco (st), produção de silício (kg) e densidade à granel do carvão (kg/m3). Para identificar os efeitos da variação da densidade do carvão, foram construídos cenários e simulações, escolhidos dentro de um mesmo nível de consumo de energia elétrica, para captar prováveis custos de produção pela empresa. Na quarta etapa propôs-se diretrizes para o estabelecimento de uma política de remuneração para os produtores de carvão vegetal. Ao relacionar o consumo de energia elétrica com a quantidade produzida de silício (kg/mês), obteve-se um gasto de 13,37 e 10,87 MWh/kg de Silício Metálico (Si-met.), ao usar uma densidade do carvão vegetal de 199 e 230 kg/m3, respectivamente. Considerando o consumo intensivo de energia e a variação no preço desta, o valor da ineficiência dado o uso de um carvão de menor densidade pode significar um custo de R$6 milhões, quando há excesso de oferta de energia, e R$61 milhões, em período de crise energética. Verificou-se que quanto mais denso possível for o carvão vegetal, melhor e mais eficiente o processo produtivo do Silício Metálico, pois, diminuí a ocorrência de segregação de carga e formação de vazios; melhora a estabilidade estequiométrica dentro do forno; gera menos escória; e reduz o consumo de eletrodo e de energia elétrica. A densidade do carvão vegetal tem uma parcela de influência nos custos de matéria-prima e principalmente nos custos com energia elétrica. Ao optar em utilizar um carvão de menor densidade a granel, a indústria pode deixar de ganhar em produtividade nos forno e em venda do excedente de energia elétrica e ainda, em oportunidade de estabelecer diretrizes para uma política de renumeração para o produtor florestal e carbonizador.

This study had objective evaluate and quantify the influence of charcoal density in production costs of silicon metal. This study was conducted in a medium-sized company in the silicon metal industry, located in the municipality of Santos Dumont, Minas Gerais. In the first stage, was made a literature search to identify the influences of density of charcoal in the production process and their participation in production costs; the second, were made interviews of descriptive and exploratory character with the company professionals to understand the importance of charcoal in the production process. The third stage was made a survey of data from raw material costs, electricity consumption (MWh), chip consumption (st), silicon production (kg) and bulk charcoal density (kg/m3). To identify the effects the charcoal density was built scenarios and simulation, chosen within the same level of electricity consumption, to get possible cost production by the company's. In the fourth stage proposed guidelines for the establishment of a remuneration policy for charcoal forest producers. In relating the electricity consumption with the amount produced of silicon (kg/month) was obtained a spend of 13.37 and 10.87 MWh/kg of Silicon Metal (Si-met.), by using the charcoal density of 199 and 230 kg/m3, respectively. Considering the consumption energy intensive and the variation in the price of this, the value of inefficiency due the using a lower density charcoal can mean a cost of R$ 6 millions, when there is excess supply of energy, and R$ 61 millions in the period of energy crisis. It was found that how much more dense is possible charcoal, better and more efficient the silicon metal production process, because, reduces the occurrence of segregation of cargo and formation of voids; improves the stoichiometric stability within the furnace; generates less slag; and reduces the consumption of electrode and electricity. The charcoal density has a parcel of influence in the costs of raw materials and especially in electricity costs. By opting to use a lower bulk charcoal density, the industry may fail to gain in furnace productivity and sale of excess electricity and still an opportunity to establish guidelines for a policy renumbering for forest producers and carbonizer.