BR102017004562A2

BR102017004562A2 - composição e processo de produção de combustível obtido a partir de resíduos carbonosos com adição de agente dessulfurante

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Publication number: BR102017004562A2
Application number: BR102017004562A
Authority: BR
Inventors: Gaspodini Tachinski Camila; Bilésimo Serafim Eduardo; De Matos Da Silveira Letícia; Henrique Zim Alexandre Luiz; Rodeval Alexandre Luiz
Original assignee: Luiz Henrique Zim Alexandre Servicos Me
Priority date: 2017-03-08
Filing date: 2017-03-08
Publication date: 2018-10-30

Abstract

apresenta uma invenção referente a uma composição de combustível que é obtido a partir do reaproveitamento de resíduos carbonosos na forma de rejeitos de combustíveis fósseis, biomassa entre outros, e a um processo para a sua obtenção. o referido combustível compreende um produto com apelo ecológico, podendo ser fornecido na forma de aglomerado conformado em briquetes, pellets, tarugos e preferencialmente na forma de grânulos. é caracterizado por receber adição de um agente dessulfurante na sua composição. por sua vez, o processo de produção consiste na acreção de uma mistura de pós em um misturador intensivo, com adição de agente ligante e dessulfurante na própria formulação, a fim de obter um aglomerado, preferencialmente granular, com propriedades químicas, físicas e mecânicas homogêneas.

Description

(54) Título: COMPOSIÇÃO E PROCESSO DE PRODUÇÃO DE COMBUSTÍVEL OBTIDO A PARTIR DE RESÍDUOS CARBONOSOS COM ADIÇÃO DE AGENTE DESSULFURANTE (51) Int. Cl.: C10L 9/00; C10L 5/36; F26B 19/00; F23K 1/00; B01J 20/04 (73) Titular(es): LUIZ HENRIQUE ZIM ALEXANDRE - SERVIÇOS - ME (72) Inventor(es): LUIZ HENRIQUE ZIM ALEXANDRE; LUIZ RODEVAL ALEXANDRE; CAMILA GASPODINI TACHINSKI; EDUARDO BILÉSIMO SERAFIM; LETÍCIA DE MATOS DA SILVEIRA (85) Data do Início da Fase Nacional:

08/03/2017 (57) Resumo: Apresenta uma invenção referente a uma composição de combustível que é obtido a partir do reaproveitamento de resíduos carbonosos na forma de rejeitos de combustíveis fósseis, biomassa entre outros, e a um processo para a sua obtenção. O referido combustível compreende um produto com apelo ecológico, podendo ser fornecido na forma de aglomerado conformado em briquetes, pellets, tarugos e preferencialmente na forma de grânulos. É caracterizado por receber adição de um agente dessulfurante na sua composição.

Por sua vez, o processo de produção consiste na acreção de uma mistura de pós em um misturador intensivo, com adição de agente ligante e dessulfurante na própria formulação, a fim de obter um aglomerado, preferencialmente granular, com propriedades químicas, físicas e mecânicas homogêneas.

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COMPOSIÇÃO E PROCESSO DE PRODUÇÃO DE COMBUSTÍVEL OBTIDO A PARTIR DE RESÍDUOS CARBONOSOS COM ADIÇÃO DE AGENTE DESSULFURANTE [001] CAMPO DA INVENÇÃO [002] A presente invenção se refere a uma composição de combustível que é obtido a partir do reaproveitamento de resíduos carbonosos (rejeitos de combustíveis fósseis, biomassa entre outros) e a um processo para a sua obtenção. O referido combustível compreende um produto com apelo ecológico, podendo ser fornecido na forma de aglomerado conformado em briquetes, pellets, tarugos e preferencialmente na forma de grânulos. É caracterizado por receber adição de agente dessulfurante na sua composição. Por sua vez, o processo para sua produção consiste na acreção por via úmida de uma mistura de pós em um misturador intensivo, com adição de agente ligante e dessulfurante na própria formulação, a fim de obter um aglomerado, preferencialmente granular, com propriedades químicas, físicas e mecânicas homogêneas.

[003] O novo produto tem como objetivo a redução das emissões de enxofre e o reaproveitamento dos resíduos carbonosos, tais como rejeitos gerados no beneficiamento do carvão mineral, e biomassa, preferencialmente casca e palha de arroz, pó de serra, bagaço de cana e resíduo sólido urbano com a finalidade de gerar energia térmica e elétrica em geradores de calor de leito fixo e fluidizado, tais como caldeiras, fomos, fornalhas entre outros.

[004] FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [005] O carvão mineral é formado pela decomposição da matéria orgânica (como restos de árvores e plantas) durante milhões de anos, sob determinadas condições de temperatura e pressão. É composto por átomos de carbono, oxigênio, nitrogênio, enxofre, associados a outros elementos rochosos (como arenito, siltito, folhedos e diamictitios) e minerais, como a pirita (FcS₂).

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2/14 [006] Normalmente, a maior demanda para utilização do carvão mineral é a geração de energia elétrica por meio de usinas termoelétricas. Em segundo lugar vem a aplicação industrial para a geração de calor (energia térmica) necessário aos processos de produção, tais como secagem e queima de produtos cerâmicos (cerâmica vermelha e branca), cereais e argilas entre outros.

[007] O carvão mineral, de origem fóssil, é a fonte mais utilizada para geração de energia elétrica no mundo. A principal restrição à utilização do minério é o forte impacto ambiental provocado em todas as etapas do processo de produção e também no consumo. O efeito mais severo é o volume de emissão de gases como os óxidos de enxofre (SO_X), dióxido de carbono (CO₂) e óxidos de nitrogênio (NO_X) oriundos da combustão.

[008] Em algumas regiões de extração o carvão mineral contém altos teores de impurezas, como pirita (FeS₂) e minerais de rochas sedimentares. A fim de atender os parâmetros de operação das usinas termoelétricas toma-se necessário métodos de concentração para o carvão, também conhecidos como beneficiamento, onde separa-se o mineral das impurezas. Como referência, algumas usinas termoelétricas conhecidas aceitam produtos combustíveis com até 43% de cinzas e 2,3% de enxofre para geração de energia elétrica.

[009] A extração do carvão mineral gera grandes quantidades de resíduos em sua atividade, oriundos da extração a céu aberto e subsolo devido à exploração de carvão de baixa qualidade e de difícil reutilização, em consequência das impurezas contidas nas rochas.

[010] São conhecidos dados de que em algumas mineradoras, cerca de 60 a 70% do carvão bruto, é disposto em depósitos de rejeitos. Como exemplo, estima-se que existam, aproximadamente, 300 milhões de toneladas de rejeitos de carvão na região sul do Brasil. Estes rejeitos, quando depositados inadequadamente em aterros, sofrem combustão espontânea, emitindo gases e particulados, comprometendo as condições de saúde e ambiente do entorno. Da

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3/14 mesma forma, podem originar águas ácidas provenientes da oxidação da pirita (FeS₂) contida nos rejeitos, demandando tratamento preventivo para evitar contaminação do lençol freático e águas superficiais da região.

[011] A utilização de carvão mineral ou seus subprodutos como combustível em fornalhas deve seguir os limites impostos por legislações próprias, sendo estes limites definidos em função da potência nominal da fonte.

[012] Em alguns casos conhecidos, por exemplo, para fontes fixas com potência nominal de até 70MW, o limite de emissão de SO₂ é de 5.000 gramas por milhão de quilocalorias, enquanto que para fontes com capacidade nominal acima de 70MW, o limite é de 2.000 gramas por milhão de quilocalorias. Além do dióxido de enxofre, esta resolução fixa também limites para emissão de material particulado e estabelece padrões para a densidade colorimétrica dos gases emitidos.

[013] Industrialmente, um dos principais problemas da emissão de enxofre é a sua condensação como ácido sulfúrico e a corrosão do revestimento dos equipamentos. Para atenuar estes problemas, a indústria investiu em processos de captura de enxofre. Estes processos são classificados como via seca e úmida de acordo com o estado físico do agente de captura, denominados sorventes, formulados a partir de carbonato de cálcio (CaCO₃). Dentre os fatores para a larga utilização do CaCO₃ como agente dessulfurante estão o baixo custo e a abundância deste material.

[014] No processo via seca, no qual é realizada a injeção in situ (no próprio leito de queima do combustível), inicialmente ocorre a calcinação do calcário resultando na formação dos óxidos de cálcio (CaO) e magnésio (MgO) com liberação de CO₂. Em seguida, na reação gás-sólido, conhecida como sulfatação, o calcário combina-se com o SO₂ formando uma nova fase sólida denominada anidrita, ou ainda, sulfato de cálcio (CaSO₄). Este último é o principal produto da sulfatação do calcário desde que a reação ocorra na

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4/14 presença de oxigênio e a aproximadamente 700 °C conforme demonstrado a seguir:

[015] CaCO₃(_S) —> CaO(_S) + CO₂(_g) [016] MgCO₃(_S) —> MgO(_S) + CO₂(_g) [017] CaO(_S) + SO₂(_g) + ½ O₂(_g) —* CaSO4(_S) [018] MgO(_S) + SO₂(_g) + ¹/2 O₂(_g) —> MgSO₄(_S) [019] Nos reatores de leito fluidizado, nos casos em que o combustível apresenta teores de enxofre, o calcário é adicionado na câmara de combustão diretamente com o carvão para que a sorção dos óxidos ocorra no mesmo momento em que são formados. Estes reatores operam em temperaturas compreendidas entre 800 e 900 °C que possibilitam tanto a reação de calcinação do calcário quanto inibição das emissões de NO_X. No processo via úmida a dessulfiiração é realizada em lavadores de gases, nos quais a corrente gasosa oriunda da combustão entra em contato com o agente dessulfurante disperso em uma solução.

[020] Tanto o processo de dessulfuração via seca quanto o via úmida citados são caracterizados pela utilização do calcário, e se diferem quanto ao momento de adição do mesmo, que na via úmida ocorre após a queima e na via seca no próprio leito de queima, sendo que em ambos os casos, a adição do CaCO₃ é realizada separadamente e de forma independente, ou seja, não faz parte da formulação do combustível.

[021] Objetivos da Invenção [022] Objetivando a produção de um combustível ecológico, o processo e seu produto, aqui apresentados, têm a finalidade de descrever uma alternativa aos combustíveis utilizados na geração de energia térmica e elétrica, com uma técnica que se diferencia das utilizadas atualmente. Esta técnica tem como principal foco a redução das emissões de compostos sulfiirados utilizando carbonato de cálcio - CaCO₃ - (dolomítico e/ou calcítico) e seus derivados

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5/14 (óxido e hidróxido de cálcio) na formulação. A adição destes materiais na composição do combustível ecológico aqui proposto abrange dois métodos diferenciados:

[023] O primeiro método empregado compreende a mistura intensiva do carbonato de cálcio (CaCO₃) juntamente com os resíduos carbonosos e agente aglutinante seguidos, posteriormente, pela etapa de aglomeração do combustível ecológico. Já no segundo, a incorporação de CaCO₃ é realizada através do recobrimento dos grânulos com uma fina camada do composto dessulfurador, técnica conhecida como coating. Por fim, ambos os métodos podem ser empregados em conjunto sendo uma fração do agente dessulfurador misturado ao combustível ecológico e o restante utilizado no recobrimento do aglomerado formado.

[024] Além do processo de captura de enxofre descrito para o combustível ecológico proposto, o emprego da biomassa também possui um papel importante na redução das emissões de SO_X em virtude do baixo percentual de enxofre em sua constituição. Desta forma, a adição de biomassa, no combustível ecológico é uma alternativa para obtenção de energia mais limpa que pode apresentar um custo benefício maior quando comparado com combustíveis fósseis (derivados do petróleo).

[025] Por sua vez, são produzidas anualmente bilhões de toneladas de biomassa, sendo o valor aproximado difícil de ser estimado. Com relação ao bagaço e palhas secas estima-se uma produção de 175 milhões de toneladas por ano. O bagaço de cana juntamente com a casca e palha de arroz, pó de serra e cavaco de madeira são alguns dos constituintes desta produção anual.

[026] Quanto ao potencial de utilização, a biomassa apresenta impactos no seu transporte, principalmente as biomassas sólidas, que podem ser significativos em virtude da baixa densidade do combustível e pelo fato de que o transporte é, geralmente, realizado por rodovias. Desta forma, o raio

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6/14 econômico de um projeto de queima de biomassa toma-se reduzido para viabilização da planta. A técnica de granulação intensiva, utilizada no presente processo, consiste na operação de acreção, na qual a mistura de pós passa por uma fase de densificação, reconhecida na etapa de constituição do aglomerado. Desta forma, o combustível ecológico, objeto desta patente, apresenta densidade maior do que o usual para combustíveis sólidos de biomassa tomando mais vantajoso seu transporte.

[027] Com o emprego de biomassa, frente aos combustíveis fósseis a emissão de gases causadores do efeito estufa pode ser reduzida por um fator de

10. Entretanto, os custos externos dessas emissões e os benefícios advindos de sua prevenção, comparados aos ciclos de combustíveis fósseis, são imprecisos e difíceis de serem determinados. A estimativa dos custos dos danos das emissões de gases de efeito estufa variam em ordens de grandeza na literatura. As variações resultam das incertezas acerca do tipo e da magnitude dos impactos, das categorias de impacto consideradas nos diferentes estudos de valoração monetária, dos métodos de valoração empregados e dos pressupostos econômicos considerados.

[028] Sendo assim, o produto objeto da presente patente, tem propósito de reduzir emissões de gases poluentes potencialmente liberados pelos rejeitos de carvão mineral que lhes deram origem, com a adição de agente dessulfurante na sua composição, reaproveitar os rejeitos do carvão mineral e reduzir os impactos na produção de biomassa uma vez que utiliza em sua formulação os resíduos gerados nesta atividade. Minimizando os impactos inerentes à deposição incorreta desses resíduos que podem afetar a qualidade da saúde da população do entorno.

[029] Dentre as formas de utilização da biomassa em processos térmicos para redução de emissões de gases poluentes e melhoria da eficiência de combustão, o cofiring é uma tecnologia que consiste na substituição parcial

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7/14 do combustível fóssil por biomassa. Para a realização da mesma é necessária a adequação do combustível fóssil, da biomassa e dos equipamentos térmicos. No processo de cofiring os combustíveis são alimentados separadamente, diferentemente do processo de queima do produto combustível ecológico proposto, que é alimentado como um único combustível. Esta condição é um diferencial, feito desta forma, no qual permite a inclusão de agente dessulfurante na sua formulação.

[030] Mesmo a utilização da biomassa como combustível gera resíduos cuja composição pode variar de acordo com o material queimado e com os parâmetros do processo de combustão. As cinzas da biomassa são formadas principalmente por três componentes: o material orgânico, conhecido como carbono incombusto; partículas de silicatos e dióxido de silício (SiO₂); e óxidos de diferentes metais formados no processo de incineração que geram partículas compostas por óxido de potássio (K₂O), óxido de magnésio (MgO), pentóxido de fósforo (P₂O₅) e óxido de cálcio (CaO) que representam cerca de 32% das cinzas.

[031] Para as cinzas resultantes da combustão, tanto do carvão mineral, quanto de seus rejeitos, e biomassa existem aplicações na preparação de materiais cimentícios no qual são utilizadas como incremento de propriedades do cimento, sendo comumente classificada como material com “atividade pozolânica”. A pozolana é definida por material silicoso ou sílicoaluminoso que, quando moído e com adição de água, geram propriedades aglomerantes e na presença de reagentes com hidróxido de cálcio, formam compostos com propriedades cimentícias. A atividade pozolânica das cinzas é devido à presença de sílica amorfa, que reagindo com o hidróxido de cálcio formam silicatos de cálcio hidratado que fazem a reação de aglomeração necessária para obtenção das propriedades cimentícias.

[032] As cinzas podem ser consideradas subprodutos, pela sua

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8/14 capacidade de reutilização nas formulações de argamassas para construção civil e cerâmicas. Portanto, a cinza obtida a partir do produto ecológico proposto também apresenta propriedade pozolânica por ter em sua formulação a presença de biomassa e rejeitos de carvão mineral, que são fontes de cinzas que apresentam tais características, e ainda a utilização de agentes dessulfurantes a partir de carbonato de cálcio (dolomítico e/ou calcítico) e seus derivados, fornecendo a quantidade necessária do principal óxido que garanta a atividade pozolânica.

[033] BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [034] A presente tecnologia, no que tange ao sistema para obtenção de combustível ecológico aglomerado, preferencialmente grânulos, baseia-se na tecnologia de granulador com mistura intensiva, o qual possui essencialmente os seguintes equipamentos principais:

[035] 1. Secador de matéria prima;

[036] 2. Moinhos;

[037] 3. Silos de armazenamento de matéria prima;

[038] 4. Silos de dosagem;

[039] 5. Misturador intensivo;

[040] 6. Equipamento de aglomeração;

[041] 7. Secador do aglomerado [042] 8. Silos de armazenamento de combustível ecológico.

[043] A presente COMPOSIÇÃO E PROCESSO DE PRODUÇÃO

DE COMBUSTÍVEL OBTIDO A PARTIR DE RESÍDUOS CARBONOSOS COM ADIÇÃO DE AGENTE DESSULFURANTE, preferencialmente na forma de grânulo, objeto da presente invenção, emprega um conjunto de equipamentos baseado na tecnologia de mistura e granulação intensiva.

[044] O que melhor diferencia o sistema aqui apresentado dos demais

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9/14 baseados em aproveitamento de resíduos carbonosos e redução de emissões de poluentes é a mistura e aglomeração homogênea que permite a formação de um combustível com agente dessulfurante, características estas capazes de substituir o carvão mineral entre outros combustíveis, sistema esse não encontrado em outros pedidos de privilégio. Tanto a formulação quanto a tecnologia de mistura e aglomeração são as variáveis mais importantes na qualidade final do produto combustível ecológico. O uso desse sistema de misturador e aglomeração para reaproveitamento de resíduos carbonosos têm menor custo de investimento e operacional do que os métodos utilizados atualmente para destinação dos mesmos, como aterro (depósitos) para o rejeito de combustíveis fósseis e até as mais eficientes tecnologias de queima como o cofiring, que utiliza a biomassa e seus resíduos como combustíveis secundários alimentados de forma independente do principal, tendo como inconveniente a necessidade de ajustes técnicos e econômicos dos equipamentos térmicos para sua aplicação.

[045] O controle dessas variáveis garante a obtenção do produto combustível ecológico com características homogêneas e com a qualidade adequada para a aplicação definida. O produto combustível ecológico produzido usando o procedimento aqui descrito tem a vantagem de apresentar um poder calorífico superior capaz de atender valores entre 3200 a 5000 quilocalorias por quilogramas, valor este similar ao carvão mineral e superior aos reportados na literatura para combustíveis ecológicos produzidos por outras tecnologias, atendendo as especificações das demandas energéticas dos equipamentos térmicos onde o combustível venha a ser utilizado.

[046] No que se refere ao processo para utilização do sistema e obtenção do produto combustível ecológico, este se dá pelas seguintes etapas:

[047] 1. Recepção da biomassa e rejeitos de carvão.

[048] 2. Análise preliminar para moagem.

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10/14 [049] 3. Secagem do material com umidade acima de 8%.

[050] 4. Estocagem separada conforme resultados obtidos.

[051] 5. Preparação e mistura intensiva seguida do processo de aglomeração com adição de agente dessulfurante.

[052] 6. Secagem do material com umidade acima de 10%.

[053] 7. Embalagem e estocagem final.

[054] BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [055] A seguir faz-se referência às figuras que acompanham este relatório descritivo para melhor entendimento e ilustração do mesmo.

[056] A figura 1 mostra na forma de diagrama de bloco um esquema da planta de produção do combustível proposto, empregando-se o processo de obtenção proposto.

[057] A figura 1 contempla:

[058] 1. Secador de matéria prima;

[059] 2. Moinhos;

[060] 3. Silos de armazenamento de matéria prima;

[061] 4. Silos de dosagem;

[062] 5. Misturador intensivo;

[063] 6. Equipamento de aglomeração;

[064] 7. Secador do aglomerado;

[065] 8. Silos de armazenamento de combustível ecológico.

[066] DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [067] A presente invenção: COMPOSIÇÃO E PROCESSO DE

PRODUÇÃO DE COMBUSTÍVEL OBTIDO A PARTIR DE RESÍDUOS CARBONOSOS COM ADIÇÃO DE AGENTE DESSULFURANTE emprega um conjunto de equipamentos baseado na tecnologia de misturador intensivo e aglomeração, o qual possui as seguintes etapas principais: (1) secagem do material com umidade acima de 8%, realizada preferencialmente

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11/14 em secadores rotativos com fluxo de calor contracorrente podendo ser realizada em secadores de leito fluidizado e secagem natural; (2) cominuição das matérias-primas com granulometria superior à 1,5 mm em moinho de facas e/ou martelo; (3) silos de armazenamento da matéria-prima já beneficiada; (4) silos de dosagem para preparação da formulação dotados de balanças para pesagem em tempo real; (5) misturador intensivo e aglomeração para homegeinização dos materiais e acreção dos pós, composto por cuba e pás giratórias; (6) secagem dos aglomerados e adequação da umidade para obtenção do combustível; (7) silo de estocagem do combustível ecológico, conforme ilustra a figura 1.

[068] Na recepção ocorre a classificação dos resíduos carbonosos de biomassa e combustíveis fósseis, os mesmos são classificados conforme a sua condição de umidade e granulometria. Para a formação de aglomerados, preferencialmente grânulos, se a granulometria da matéria-prima for maior ou igual a 1,5 mm e se a umidade for maior ou igual a 8% procede-se à etapa de secagem e posterior moagem e estocagem; se a granulometria da matéria-prima for menor de 1,5 mm e se a umidade for maior ou igual a 8% procede-se à etapa de secagem e posterior estocagem; e, ainda, se a granulometria for menor ou igual a 1,5 mm e se a umidade for menor ou igual a 8% procede-se à etapa de estocagem.

[069] A secagem do material com umidade acima de 8% é realizada preferencialmente em secadores rotativos em fluxo de calor contracorrente podendo ser realizada em secadores de leito fluidizado e naturalmente (ao sol).

[070] Na separação e estocagem da matéria-prima de resíduos carbonosos, é feito um controle das propriedades físicas (umidade, granulometria), incluindo análise imediata (teor de matéria volátil, teor de cinzas, umidade, enxofre), análise energética (poder calorífico superior e útil), seguindo as normas vigentes.

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12/14 [071] Uma vez aprovada e liberada pelo controle de qualidade é acondicionada nos silos dosadores. Nesta etapa são adicionados os resíduos carbonosos, que no caso da biomassa, pode ser: serragem de vários tipos, casca de arroz, palha de arroz, bagaço de cana e ainda resíduo sólido urbano (RSU); e rejeitos de combustíveis fósseis (finos e ultrafinos), de acordo com o especificado pelo equipamento térmico que fará uso deste combustível.

[072] O processo de obtenção do combustível ecológico consiste na mistura intensiva das matérias-primas já selecionadas e preparadas, seguida por aglomeração, preferencialmente granulação e extrusão, ambas realizadas pelo mesmo equipamento misturador granulador, seguido da adição do agente dessulfurante resultando em um combustível aglomerado e densificado essencialmente esférico, caracterizado por possuir PCS/PCU, granulometria, umidade, teor de enxofre, além de outras propriedades físicas e químicas necessárias para o desempenho energético de queima e atender às legislações vigentes.

[073] A mistura intensiva (5) processa materiais úmidos. O sistema de mistura, tanto das pás quanto do tambor, toma possível uma distribuição homogênea do ligante e do agente dessulfurante em meio a formulação a ser preparada. Num dos processos de aglomeração adotados, o da granulação podese dividir a operação em cinco etapas, sendo estas, intimamente ligadas a quantidade de água adicionada, rotação da pá agitadora, e rotação da cuba.

[074] As etapas consistem em:

[075] Agitação intensiva: funcionamento em alta rotação para mistura homogênea e adição de água suficiente para a aproximação das partículas. A cuba permanece desligada, mantendo em funcionamento apenas a agitação das pás, durante 30 segundos e com frequência de 60 Hz em contracorrente à mistura;

[076] Aglomeração: Redução da frequência da pá de agitação para 30

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Hz e acionamento da agitação da cuba em baixa rotação. O giro da cuba se dá contra o sentido da pá. Nova adição de água para promover a nucleação dos pós;

[077] Crescimento I - Nucleação: redução da frequência da pá de agitação para 20 Hz com cuba em rotação lenta, iniciando o processo de acreção e formação dos grânulos;

[078] Crescimento II - Granulação: redução da frequência da pá para 10Hz culminando na formação de aglomerados; e [079] Crescimento III - Crescimento dos grânulos: mantém-se a frequência das pás aumentando a rotação da cuba para alta a fim de melhorar o fluxo do material dentro do recipiente, uma vez que na condição de aglomerado, sua movimentação é limitada.

[080] Uma vez granulado e obtido o grão, o mesmo é encaminhado a etapa de secagem (6) e armazenamento, obtendo assim o combustível.

[081] Assim, o produto combustível que reaproveita rejeitos de carvão, junto a biomassa e agente dessulfurante, objeto da presente patente, resulta em um produto de material sólido misturado e granulado com formato essencialmente esférico de tamanho uniforme, com densidade aproximada de 450 kg/m³ a 550 kg/m³, composto de 40 a 70% de biomassa, de 25 a 55% de rejeitos de carvão, H₂O agregada e de 1 a 5% de agente dessulfurante, a partir de carbonato de cálcio (dolomítico e/ou calcítico) e seus derivados (óxido e hidróxido de cálcio) e aglutinante.

[082] Desta forma, o produto caracteriza-se como um combustível ecológico homogêneo, aglomerado, com poder calorífico e energético semelhante ao carvão mineral na geração de calor em equipamentos térmicos como fornalhas de leito fluidizado além de gaseificadores para a geração de gás combustível. Proporcionará redução de emissões de poluente e disposição dos passivos ambientais provenientes dos resíduos carbonosos da biomassa e do

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14/14 carvão mineral. Sendo assim, a produção de calor nas fornalhas destinar-se-á ao consumo direto e indireto dentro do processo produtivo, fornecendo energia térmica e/ou elétrica de acordo com o processo de conversão utilizado.

[083] A utilização industrial do processo para fabricação de combustível ecológico e produto combustível ecológico aglomerado obtido a partir de resíduos carbonosos, objeto da presente invenção, proporcionam uma grande vantagem em termos econômicos, já que atualmente estes materiais representam um custo operacional de tratamento do rejeito para disposição em aterro e tratamento dos gases poluentes responsáveis pelas emissões de SOx.

[084] Portanto, verifica-se a viabilidade da utilização destes resíduos na obtenção do combustível ecológico devido ao seu custo benefício possuir uma atratividade maior que os combustíveis de referência.

[085] Assim, pelas características de aplicação e funcionamento, acima descritas, pode-se notar claramente que a presente invenção: COMPOSIÇÃO E PROCESSO DE PRODUÇÃO DE COMBUSTÍVEL OBTIDO A PARTIR DE RESÍDUOS CARBONOSOS COM ADIÇÃO DE AGENTE DESSULFURANTE apresenta um produto e um processo novos para o Estado da Técnica os quais se revestem de condições de inovação, atividade inventiva e industrialização inédita, que os fazem merecer o Privilégio de Patente de Invenção.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1) COMPOSIÇÃO DE COMBUSTÍVEL OBTIDO A PARTIR DE RESÍDUOS CARBONOSOS COM ADIÇÃO DE AGENTE DESSULFURANTE, é caracterizado por compreender num único composto: rejeitos de combustíveis fósseis e biomassa, um agente dessulfurante e um agente aglutinante.
2) COMPOSIÇÃO DE COMBUSTÍVEL OBTIDO A PARTIR DE RESÍDUOS CARBONOSOS COM ADIÇÃO DE AGENTE DESSULFURANTE, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ser apresentado na forma de um produto sólido misturado, com formato granulado essencialmente esférico de tamanho uniforme, formato de briquetes, ou formato de pellets.
3) COMPOSIÇÃO DE COMBUSTÍVEL OBTIDO A PARTIR DE RESÍDUOS CARBONOSOS COM ADIÇÃO DE AGENTE DESSULFURANTE, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de apresentar densidade aproximada de 450 kg/m³ a 850 kg/m³, composto de 40 a 70% de biomassa; de 25 a 55% de combustíveis fósseis; água agregada; e de 1 a 5% de agente dessulfurante.
4) COMPOSIÇÃO DE COMBUSTÍVEL OBTIDO A PARTIR DE RESÍDUOS CARBONOSOS COM ADIÇÃO DE AGENTE DESSULFURANTE, de acordo com as reivindicações 1 e 3, caracterizado pelo fato de que o agente dessulfurante é carbonato de cálcio (dolomítico e/ou calcítico) e seus derivados (óxido e/ou hidróxido de cálcio).
5) COMPOSIÇÃO DE COMBUSTÍVEL OBTIDO A PARTIR DE RESÍDUOS CARBONOSOS COM ADIÇÃO DE AGENTE DESSULFURANTE, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a biomassa empregada é de origem vegetal de vários tipos, como: serragem de madeira, cavacos de madeira, folhas, plantas, casca de arroz, palha

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2/4 de arroz, bagaço de cana e resíduo sólido urbano.
6) COMPOSIÇÃO DE COMBUSTÍVEL OBTIDO A PARTIR DE RESÍDUOS CARBONOSOS COM ADIÇÃO DE AGENTE DESSULFURANTE, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os combustíveis fósseis empregados se tratam de rejeitos de carvão mineral, resultantes da sua extração e beneficiamento.
7) PROCESSO DE PRODUÇÃO DE COMBUSTÍVEL OBTIDO A PARTIR DE RESÍDUOS CARBONOSOS COM ADIÇÃO DE AGENTE DESSULFURANTE, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas:

1°- Recepção das matérias-primas, (biomassa e combustíveis fósseis);

2°- moagem das matérias-primas;

3°- Secagem das matérias-primas;

4°- Estocagem das matérias-primas separada conforme resultados obtidos;

5°- Preparação e mistura intensiva das matérias-primas seguida de aglomeração com adição de agente dessulfurante;

6°- Secagem do material combustível resultante;

7°- Embalagem e estocagem final do produto combustível resultante.
8) PROCESSO DE PRODUÇÃO DE COMBUSTÍVEL OBTIDO A PARTIR DE RESÍDUOS CARBONOSOS COM ADIÇÃO DE AGENTE DESSULFURANTE, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que na recepção destas matérias-primas ocorre a classificação dos resíduos carbonosos de biomassa e combustíveis fósseis, onde os mesmos são classificados conforme a sua condição de umidade e granulometria, sendo em seguida realizada a moagem das matérias-primas com granulometria superior à 1,5 mm (dois milímetros) à qual segue-se a secagem das matérias-primas cuja umidade esteja acima de 8%, a qual é realizada ao sol ou em secadores industriais.

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9) PROCESSO DE PRODUÇÃO DE COMBUSTÍVEL OBTIDO A PARTIR DE RESÍDUOS CARBONOSOS COM ADIÇÃO DE AGENTE DESSULFURANTE, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que é realizada a mistura intensiva das matérias-primas já selecionadas e preparadas, seguida por aglomeração, preferencialmente granulação, ambas realizadas pelo mesmo equipamento misturador granulador.
10) PROCESSO DE PRODUÇÃO DE COMBUSTÍVEL OBTIDO A PARTIR DE RESÍDUOS CARBONOSOS COM ADIÇÃO DE AGENTE DESSULFURANTE, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que nesta etapa é realizada a adição do agente dessulfurante e do aglutinante.
11) PROCESSO DE PRODUÇÃO DE COMBUSTÍVEL OBTIDO A PARTIR DE RESÍDUOS CARBONOSOS COM ADIÇÃO DE AGENTE DESSULFURANTE, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a agitação intensiva é realizada com o equipamento agitador funcionando em alta rotação para obtenção da mistura homogênea, e ocorrendo a adição de água suficiente para a aproximação das partículas, sendo que, nesta etapa a cuba do agitador permanece desligada, mantendo em funcionamento apenas a agitação das pás, durante 30 segundos e com frequência de 60 Hz em contracorrente à mistura.
12) PROCESSO DE PRODUÇÃO DE COMBUSTÍVEL OBTIDO A PARTIR DE RESÍDUOS CARBONOSOS COM ADIÇÃO DE AGENTE DESSULFURANTE, de acordo com a reivindicação 9 e 11, caracterizado pelo fato de que para obter-se a aglomeração da mistura é realizada a redução da frequência da pá de agitação do agitador para 30 Hz e acionamento da agitação da cuba em baixa rotação, sendo que, o giro da cuba se dá contra o sentido da pá, e havendo nova adição de água para promover a nucleação dos pós.
13) PROCESSO DE PRODUÇÃO DE COMBUSTÍVEL OBTIDO A PARTIR DE RESÍDUOS CARBONOSOS COM ADIÇÃO DE AGENTE

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DESSULFURANTE, de acordo com a reivindicação 9, 11 e 12, caracterizado pelo fato de que para a obtenção da nucleação é realizada a redução da frequência da pá de agitação para 20 Hz com cuba em rotação lenta, iniciando o processo de acreção e formação dos grânulos.
14) PROCESSO DE PRODUÇÃO DE COMBUSTÍVEL OBTIDO A PARTIR DE RESÍDUOS CARBONOSOS COM ADIÇÃO DE AGENTE DESSULFURANTE, de acordo com a reivindicação 9, 11, 12 e 13, caracterizado pelo fato de que para a obtenção da granulação é realizada a redução da frequência da pá para 10Hz, culminando na formação de aglomerados.
15) PROCESSO DE PRODUÇÃO DE COMBUSTÍVEL OBTIDO A PARTIR DE RESÍDUOS CARBONOSOS COM ADIÇÃO DE AGENTE DESSULFURANTE, de acordo com a reivindicação 9, 11, 12, 13 e 15, caracterizado pelo fato de que para a obtenção do crescimento dos grânulos mantém-se a frequência das pás aumentando a rotação da cuba para alta.

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