Aproveitamento energético de finos de carvão em alto forno, visando redução de emissões e obtenção de créditos de carbono

Abstract

O objetivo geral deste trabalho foi avaliar os ganhos ambientais e econômicos, de misturas de finos carvão vegetal com carvão mineral (importado e nacional), através da injeção em alto forno, visando o aproveitamento de matriz energética, a redução dos índices de emissões de carbono, a comercialização de Certificados de Emissões Reduzidas e também a retomada da produção de carvão mineral nacional para o setor siderúrgico. Foram utilizados carvão vegetal proveniente da madeira de Eucalytus urophylla (CVSG), carvões minerais importados da Austrália e Indonésia (carvão S. Walker Creek Weak e carvão Kaltim Prima) e carvões minerais nacionais provenientes de diferentes minas localizadas na Região Sul do Brasil, a saber: carvão CRM-CE4200 (CN1), carvão CRM-CE6700 (CN2), carvão COPELMI-CE5200 (CN3), carvão COPELMI-CE6000 (CN4), carvão COPELMI-CE6500 (CN5), Carbonífera Metropolitana-Antracito-CM20 (CN6) e Carvão mineral Rio Deserto CN7). Foram avaliados os resultados das análises químicas imediata e elementar, bem como da composição das cinzas dos carvões; da basicidade binária das escórias; da granulometria, da moabilidade, da densidade e da porosidade dos carvões. Finos de carvões vegetais foram misturados com finos de carvão mineral importado e nacional em diferentes proporções, sendo avaliadas as principais características das misturas que são importantes quando se procede a injeção no alto forno siderúrgico (limites operacionais). Para cada mistura foi avaliada também as eficiências de queima dos carvões. Tendo-se por base os índices de eficiência de combustão das misturas de carvões, a mistura 80 % CVSG – 20 % CN1 apresentou melhores condições para ser injetada nas ventaneiras do alto forno. Apresentou também condições ambientais favoráveis, pois permitiu redução dos índices de emissões de carbono na ordem de 41,26 kg por tonelada de ferro gusa produzido e favorecendo a comercialização dos Certificados de Emissões Reduzidas em US$ 0,86 por tonelada de ferro produzido. Houve também uma redução do custo de injeção de finos de carvão de US$ 1,20 por tonelada de ferro produzido. Somando os ganhos ambientais e comerciais com a mistura 80 % CVSG – 20 % CN1 serão US$ 2,06 por tonelada de ferro produzido.

The main aim of this paper is to check the environmental and economical gains of mixtures of fines of vegetal and mineral coal (both Brazilian and imported ones) in the injection in blast furnaces for iron, aiming its use as fuel, the lowering of carbon emission rates, the trading of Reduced Emission Certificates and also restart the production of Brazilian mineral coal for the steel making industry. It was used vegetal coal from Eucalyptus urophylla woods (CVSG). The mineral coal was from Australia and Indonesia (S.Walker Creek Weak and Kaltim Prima coals) and the Brazilian mineral coals from the several coal mines located in the south of Brazil, such as: coal CRM-CE4200 (CN1), coal CRM-CE6700 (CN2), coal COPELMI- CE5200 (CN3), coal COPELMI-CE6000 (CN4), coal COPELMI-CE6500 (CN5), Carbonífera Metropolitana-Antracito-CM20 (CN6) and Rio Deserto mineral coal (CN7). The results of elementary and immediate chemical analyses were evaluated as well as the analyses of coal ash components, the binary basicity of scraps, the size of grains, the grindability and the density and porosity of the coals. Vegetal coal fines were mixed to mineral coal fines from abroad and from Brazil in different proportions and the main characteristics of each mix were evaluated; such characteristics are important when the injection in blast furnaces is made. (operational limits). It was also evaluated the efficiency in burning of each coal mix. Having the combustion efficiency rates as base, the 80% mix CVSG – 20% CN1 presented the best conditions to be injected in the blast furnace tuyeres. This mix also presented favorable environmental conditions because it allowed the lowering of carbon emission rates, as much as 41,26 kilos per ton of produced pig iron. Such rates improved the trading of Reduced Emission Certificates to US$ 0.86/ton of produced iron. Moreover, there was a reduction in the injection of coal fines of US$ 1.20/ton of iron. Adding up environmental and economical gains, using the 80 % CVSG – 20 % CN1 mix, the amount of US$ 2.06/ton of iron is reached.