Comparison of procedures for immediate chemical analysis of charcoal

Abstract

The climate change, the quest for sustainability and the strong environmental pressures for alternatives to traditional fossil fuels have increased the interest in the search and use of renewable energy sources. Among them stands out the biomass of charcoal coming from renewable forests, widely used as a thermal reductant in the steel industry in the detriment of the use of mineral coal coke. This study aimed to compare different operating procedures of immediate chemical analysis of charcoal. Seven essays to immediate chemical analysis were compared, spread between procedures performed by Brazilian companies and laboratories, the test described by NBR 8112 and one realized with a thermogravimetric analyzer (TGA) using the parameters of the NBR 8112. There were significant differences in the volatiles matter content and consequently in the fixed carbon contents found. The differences between the procedures and the NBR 8112 were caused by an excess burning time, a mass sample above or below the standard or inappropriate container used for burning. It observed that the TGA appraisal of the volatiles content must be carried out with a burning time equal to 2 minutes to obtain results similar to those of the NBR 8112 norm. Moreover, the ash content values were statistically identical and the particles size did not influence the differences between means.

As mudanças climáticas, a busca pela sustentabilidade, e as fortes pressões ambientais por alternativas aos tradicionais combustíveis fósseis aumentaram o interesse na pesquisa e utilização de fontes renováveis de energia. Dentre elas se destaca a biomassa do carvão vegetal, advindo de florestas renováveis, amplamente utilizado como termorredutor na indústria siderúrgica em detrimento ao uso do coque de carvão mineral. O objetivo deste estudo foi comparar diferentes procedimentos operacionais de análise química imediata de carvão vegetal. Foram comparados sete ensaios para análise química imediata praticados por empresas e laboratórios brasileiros; o ensaio descrito pela NBR 8112; e um ensaio realizado em analisador termogravimétrico (TGA) com os parâmetros presentes na NBR 8112. Houve diferenças significativas nos teores de materiais voláteis e por consequência nos teores de carbono fixo encontrados. As diferenças entre os ensaios e a NBR 8112 tiveram como causas: tempo de queima em excesso, massa da amostra acima ou abaixo do padronizado, ou recipiente inadequado usado para queima. Observou-se que a determinação do teor de materiais voláteis em TGA deve ser realizada com tempo de queima igual a 2 minutos para atingir resultados equivalentes aos do procedimento da NBR 8112. Os valores obtidos para os teores de cinzas foram estatisticamente iguais e a granulometria não influenciou as diferenças entre as médias.