José Dilcio Rocha, Luengo, Carlos Alberto, 1943, Carazza, Fernando, Silva, Ennio Peres da, Pereira, Newton Müller, Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecânica, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, and UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Orientador: Carlos Alberto Luengo Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica Resumo: Trata-se de forma paralela a siderurgia baseada no carvão mineral e no carvão vegetal, mostrando-se suas semelhanças e diferenças. No Brasil, a produção de aço est.á dividida em 70% com coque e 30% com carvão vegetal, que pode ser considerado um coque de lenha. O coque de carvão mineral e o carvão vegetal de lenha são importantes insumos siderúrgicos. Eles agem como redutores do minério de ferro e ao mesmo tempo fornecem a energia necessária para o processo, no alto-fomo. O coque é de uso mundial ao passo que, o carvão vegetal é quase um insumo exclusivamente brasileiro, para uso siderúrgico, em larga escala. Ele pode ser produzido a partir de lenha nativa ou de reflorestamentos com eucaliptos. Do carvão mineral, além do coque, aproveita-se uma grande variedade de produtos carboquímicos, já no caso da lenha, aproveita-se apenas o carvão vegetal e perde-se em forma de fumaça mais da metade da massa de lenha enfomada. Esta diferença está nas tecnologias empregadas, mas, potencialmente, a lenha pode originar muitos outros produtos durante a sua pirólise. Como sub-produtos, os alcatrões são fonte de variedades de compostos químicos ou de energia. O alcatrão de carvão mineral ~ refinado-e seus derivados são de uso industrial, sendo o piche o principal deles. O piche é consumido pelas indústrias de alumínio e na própria siderúrgica. Nas primeiras, é empregado na forma da pasta Sbderberg, que consiste numa mistura com coque de petróleo, sendo responsável pela condução da eletricidade para fusão da alumina, nas cubas eletrolíticas. A siderurgia com fomos elétricos emprega eletrodos pré-cozidos produzidos também com. a mistura de piche e coque de petróleo e submetido a tratamentos térmicos apropriados. Apresenta-se alternativas técnicas para a transformação do carvoejamento da madeira em uma agroindústria eficiente, com aproveitamento integral da matéria-prima, aos moldes da siderurgia à coque. Também, incluem-se resultados de laboratório com alcatrão, obtido durante a carbonização da lenha. Tais experimentos visaram obter piches que pudessem servir de ligantes na fabricação de eletrodos grafiticos. Essa aplicação ilustra uma das possibilidades de aproveitamento dos sub-produtos da lenha aumentando os rendimentos na sua transformação em carvão vegetal. A parte experimental consistiu na construção do equipamento denominado destilador/polimerizador, empregado no processamento do alcatrão em piche. Foram obtidas dez amostras de piches de alcatrão de madeira, variando-se três condições de processo: temperatura final, pressão e taxa de aquecimento. Em seguida, as amostras foram caracterizadas, medindo-se suas propriedades fisico-químicas. Ainda nesse trabalho, compara-se as amostras de piche de madeira com os piches comerciais derivados de carvões minerais, obtidos durante a pirólise nas coquerias das siderúrgicas, os quais são largamente utilizados na fabricação de eletrodos Abstract: The coal and the charcoal-based siderurgies are disussed showing their differences and similarities. The brazilian steel production is divided in 70% fTom coke and 30% fTom charcoal. The coke obtained fTom coal and the charco ai fTom firewood are important siderurgic raw.;materials. They are ironore reducing agents and the same time they are energy sources to melt the ore inside the blast furnace. The metallurgical coke is used in the whole world and the charcoal for metallurgical uses only in Brazil in large scale. The . charcoal is produced fTom native or planted forests, mainly eucalyptus trees. During coal processing is produced coke and many chemicals, but the firewood gives charcoal onty. This difference is technological, but, potentially, the firewood can generate many pyrolytic products too. Tars are chemical and etiergy sources. The coal tar is refined and their derivatives are used industrally, with the pitch like principal product. They are comsumed in the aluminum plants and in the siderurgy. In the first it is used in the Sõderberg electrodes. a eletrolitic mixture with petroleum coke,-which is electric-conducting for-alumina melting. In the siderurgy it is used to produce pre-baking electrodes for electric ovens. In this dissertation, it is presented technicalalternatives to transforrn the agroindustry based in charcoal production in an efficient industry. Suggestions are given to upgrade the raw-materials, like in the coke-based siderurgy. Laboratory experiments were made with ~ucalyptus tar, obtained during the firewood carbonization. These experiments aimed to produce binder pitches for grafitic I electrodes. this application show a possible use for firewood by-products increasing the yields in the charcoal transforrnation processes. The experimental part consisted in a bench equipment building, named "distiller/polimerizer", which was used in the process to tar fTom pitch. Ten eucalyptus pitch . samples were generated varying three process conditions: final temperature, pressure and heating rate. They were characterized and their physical-chemical properties were measured. It is presented a comparison between eucalyptus tar pitche samples and commercial coal tar pitches. These last are obtained from coal tar in the siderurgy's coke-oven during the coke production. They are largely utilized for electrode-making Mestrado Mestre em Engenharia Mecânica