Uso de resíduos de bagaço de malte e eucalipto para a produção de biocarvões utilizados em briquetes autorredutores de minério de ferro

Abstract

Nas últimas décadas, junto com o acelerado desenvolvimento industrial, percebeu-se um aumento no desequilíbrio ambiental, que com urgência, precisa ser estudado e tratado e, por esse motivo, a utilização de resíduos na composição de novos materiais tem se mostrado uma tendência mundial. Nesse sentido, há alguns anos, a biomassa é utilizada como fonte de energia para a sociedade, que inclusive, já foi considerada a principal fonte energética mundial. Porém, com o tempo perdeu competitividade para o carvão mineral, e posteriormente para o petróleo e gás natural. O estudo da biomassa tomou proporções maiores e ganhou força no cenário mundial a partir do momento que se percebeu nela alternativas para energia sustentável. Esta pesquisa foi desenvolvida visando o reaproveitamento dos resíduos gerados pelos processos industriais, bagaço de malte e resíduo de eucalipto, para a produção de biocarvões a fim de produzir briquetes autorredutores de minério de ferro com diferentes características químicas e físicas. Para atingir os objetivos dessa pesquisa, o trabalho foi dividido em três etapas, sendo elas: caracterização das biomassas; com análise granulométrica, termogravimetria e FTIR. Caracterização dos biocarvões por meio de planejamento experimental, no qual, a síntese dos biocarvões obedeceu o procedimento experimental 2² + 2, tendo como pontos variáveis a temperatura (700°C, 800°C e 900°C) e a taxa de aquecimento (10ºC/min, 30ºC/min e 50ºC/min) e foram caracterizadas com MEV, FTIR, análise de reatividade ao CO2, BET e composição química das cinzas e, por fim, procedeu-se com a investigação cinética de briquetes autorredutores contendo biocarvões com diferentes reatividades, confeccionados com carbono estequiométrico e produzidos com 6% de bentonita e 10% de umidade. As imagens de DRX e MEV auxiliaram na investigação dos resultados, que mostraram que é possível modificar as propriedades dos biocarvões alterando os parâmetros de processo, obtendo-se assim, diferentes percentuais de cinza, carbono, voláteis e área superficial. No planejamento estatístico foram consideradas temperaturas de 700°C, 800°C e 900°C e taxas de aquecimento de 10°C/min, 30°C/min e 50°C/min, sendo que, a reatividade máxima em atmosfera de CO foram encontradas para os biocarvões produzidos a uma temperatura de 700ºC e a uma taxa de 10°C/min, tanto para o malte, como para o eucalipto. Também foi possível observar uma mudança de comportamento da reação durante o processo de redução dos biocarvões, obtendo-se diferentes valores de energia de ativação para diferente fração reagida,sendo que, para altas frações reagidas (acima de 0,7), a redução do briquete autorredutor contendo o biocarvão malte e produzido a uma temperatura de 700°C com uma taxa de 10°C/min foi maior do que a energia de ativação do briquete autorredutor contendo o biocarvão produzidos a partir do eucalipto à 700°C e uma taxa de aquecimento de 10°C/min. Por fim, os resultados também apresentam evidências que o processo de redução aconteceu, por meio de espectros de raios x mostrando a evolução da redução desde o início da reação até a etapa final, mostrando o aparecimento de picos de fero nos espectros apresentados.