Utilização de biocarvões desmineralizados em briquetes autorredutores de minério de ferro

Abstract

O setor siderúrgico é um dos grandes geradores de CO2 devido à utilização de combustíveis fósseis. Desta forma, estudos devem ser feitos para encontrar alternativas para minimizar a geração de CO2 no setor. Biocarvões são materiais alternativos para substituir carvões minerais. Entretanto, a utilização de biocarvões apresenta desafios técnicos para aplicações no setor devido às suas características químicas e físicas diferentes dos combustíveis fósseis. A desmineralização pode ser uma alternativa para potencializar a utilização de biocarvões no setor siderúrgico, uma vez que biocarvões com menos cinzas podem ser um substituto para materiais convencionais à base de carbono e combustíveis. Assim, neste trabalho, avaliou-se a influência da desmineralização ácida com ácido clorídrico (HCl) e ácido sulfúrico (H₂SO₄) no comportamento térmico e cinético de carvões vegetais, considerando diferentes proporções ácido/carvão e uma amostra padrão sem tratamento (STD). As amostras foram caracterizadas por análises termogravimétricas (TG) e derivada termogravimétrica (DTG) em diferentes taxas de aquecimento 10, 15 e 20 ºC/min, além da aplicação do modelo cinético de Coats–Redfern em dois intervalos de temperatura. Os resultados indicaram que a desmineralização promoveu aumento da estabilidade térmica, evidenciado pelo deslocamento das etapas de perda de massa para temperaturas mais elevadas em relação à amostra STD. A análise cinética revelou valores de energia de ativação variando aproximadamente entre 30 e 43 kJ·mol⁻¹ no intervalo de 700–850 °C (ETP1) e entre 97 e 111 kJ·mol⁻¹ no intervalo de 850–1100 °C (ETP2), confirmando que o processo é predominantemente controlado por reação química no estado sólido. Observou-se ainda que o tratamento com HCl apresentou maior eficiência na remoção de minerais cataliticamente ativos quando comparado ao H₂SO₄.