BRPI0918642B1 - Método para fabricação de coque - Google Patents

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BRPI0918642B1
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Nomura Seiji
Andoh Makoto
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Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation
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Description

(54) Título: MÉTODO PARA FABRICAÇÃO DE COQUE (51) lnt.CI.: C10B 57/04; C10B 57/06 (30) Prioridade Unionista: 16/09/2008 JP 2008-237032 (73) Titular(es): NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL CORPORATION (72) Inventor(es): SEIJI NOMURA; MAKOTO ANDOH
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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO PARA FABRICAÇÃO DE COQUE.
CAMPO TÉCNICO
A presente invenção refere-se a um coque e a um método para 5 fabricação do mesmo.
TÉCNICA ANTERIOR
Na produção de ferro gusa em um alto-forno, minério de ferro (principalmente minério sinterizado) e um coque de alto-forno tendo um diâmetro de partícula médio de 40 mm a 60 mm, são carregados no alto10 forno em uma forma em camadas via o topo da fornalha, e ar quente é enviado via um alcaraviz provido em uma parte inferior do alto-forno. O minério de ferro e o coque do alto-forno gradualmente descende no interior do alto-forno.
O envio de ar quente causa uma zona de reserva térmica a cerca de 1000Ό a estar presente na posição de part e de eixo dentro do altoforno. Consequentemente, na zona de reserva térmica, a reação de gaseificação C(coque) + CO2 = 2CO do coque descendendo no alto-forno ocorre. Isto é, CO é produzido na zona de reserva térmica. Por outro lado, o minério de ferro é aquecido enquanto descende o alto-forno, e é reduzido por um gás de redução constituído de CO que foi produzido na zona de reserva térmica.
Contudo, quando uma temperatura da zona de reserva térmica, a saber, uma temperatura de gaseificação de coque é muito alta, torna-se difícil para o minério de ferro ser reduzido.
Por exemplo, na reação de redução de minério de ferro, conforme uma temperatura de reação fica mais alta, uma composição de gás de equilíbrio de redução se altera para um lado de concentração de CO alto. Especificamente, conforme a temperatura de reação fica mais alta, torna-se difícil que a reação de redução proceda, a menos que CO com concentração mais alta seja suprido.
Adicionalmente, quando a temperatura da zona de reserva térmica é cerca de 1100°C ou mais alta, um líquido fundido começa a ser
Petição 870170070851, de 21/09/2017, pág. 4/10
2/17 gerado em uma porção superficial do minério de ferro, que torna difícil para a redução de gás permear o interior do minério de ferro. Consequentemente, torna-se difícil para a reação de redução do minério de ferro proceder, e a eficiência de redução diminui.
Consequentemente, técnicas para facilitar a reação de redução do minério de ferro pelo abaixamento da temperatura da zona de reserva térmica (temperatura de gaseificação de coque) são consideradas. Como uma de tais técnicas, existe uma técnica para manter a temperatura da zona de reserva térmica a 900°C até 950°C usando-se um coque de alto-forno altamente reativo.
Contudo, o coque de alto-forno tem uma natureza que sua resistência diminui conforme sua reatividade é aumentada. No coque de alto-forno, uma função para segurar permeabilidade de ar dentro do altoforno é necessária além da produção do gás de redução. Quando a resistência é baixa, contudo, o coque de alto-forno pulveriza e a permeabilidade do ar diminui, e a eficiência de redução diminui.
Por outro lado, existe uma técnica para usar um coque pequeno tendo um diâmetro de partícula médio de 38 mm ou menos na mistura com o minério de ferro, além do coque de alto-forno tendo um diâmetro de partícula médio de cerca de 40 mm a cerca de 60 mm a ser carregado em uma forma em camadas junto com o minério de ferro, e um coque altamente reativo é usado como o coque pequeno. Contudo, mesmo tal coque pequeno é necessário para ter resistência ao grau que a permeabilidade do ar não é limitada.
Contudo, nos métodos convencionais para fabricação de um coque pequeno altamente reativo, é difícil obter-se reatividade suficiente quando é tentado segurar um certo grau de resistência.
LISTA DE CITAÇÃO
LITERATURA DE PATENTE
Documento de Patente 1: Publicação de Patente Aberta à
Inspeção Pública Japonesa N° 2001-187887
Documento de Patente 2: Publicação de Patente Aberta à
3/17
Inspeção Pública Japonesa N° 2002-105458
Documento de Patente 3: Publicação de Patente Aberta à Inspeção Pública Japonesa N° 2003-268381
Documento de Patente 4: Publicação de Patente Aberta à Inspeção Pública Japonesa N° 2004-224844
Documento de Patente 5: Publicação de Patente Aberta à Inspeção Pública Japonesa N° 2001-348576
Documento de Patente 6: Publicação de Patente Aberta à Inspeção Pública Japonesa N° 2004-035752
Documento de Patente 7: Publicação de Patente Aberta à Inspeção Pública Japonesa N° H06-313171
Documento de Patente 8: Publicação de Patente Aberta à Inspeção Pública Japonesa N° 2006-233071
Documento de Patente 9: Publicação de Patente Aberta à Inspeção Pública Japonesa N° 2005-232348 SUMÁRIO DA INVENÇÃO
PROBLEMA TÉCNICO
É um objetivo da presente invenção proporcionar um coque capaz de alcançar alta reatividade, enquanto segura a resistência e um método para fabricação do mesmo.
SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA
Os presentes inventores conduziram estudos extensivos em fatores que afetam a reatividade de coques.
Como um resultado, os inventores verificaram que os diâmetros de poro existentes em um coque afeta grandemente sua reatividade, e quanto maior o volume total de poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm por grama no coque, mais a reatividade se aperfeiçoa.
Os presentes inventores adicionalmente conduziram estudos extensivos em um método para aumentar o volume total dos poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm enquanto segura um certo grau de resistência.
Como um resultado, os inventores verificaram que quatro tipos de carvão que diferem em combinação da faixa de teor de matéria volátil e a
4/17 faixa de dilatação total podem ser misturados apropriadamente para obter-se misturas de carvão, e carbonização destas misturas de carvão pode ser realizada.
A presente invenção é produzida em vista destas descobertas, e o espírito da mesma é conforme segue.
Um método para fabricação de um coque de acordo com presente invenção inclui: obtenção de uma mistura de carvão por mistura de pelo menos dois do primeiro carvão tendo um teor de matéria volátil menor do que 30%, segundo carvão tendo um teor de matéria volátil de 30% ou mais, e uma dilatação total de 60% ou mais, terceiro carvão tendo um teor de matéria volátil de 30% ou mais e 42% ou menos, e uma dilatação total menor do que 60%, e quarto carvão tendo um teor de matéria volátil maior do que 42% e uma dilatação total menor do que 60%; e realização de carbonização da mistura de carvão, em que na obtenção da mistura de carvão, a proporção total do segundo carvão e do terceiro carvão na mistura de carvão é 80% em massa ou mais, a proporção do segundo carvão na mistura de carvão é 20% em massa ou mais, a proporção do quarto carvão na mistura de carvão é 5% em massa ou menos, e a porção remanescente da mistura de carvão é o primeiro carvão.
Um coque de acordo com a presente invenção inclui poros tendo um diâmetro de 1 pm ou mais e 10 pm ou menos em um volume total por grama de 25 mm3/g ou mais, e um índice de resistência de tambor DI15015 do coque é 70 ou mais alto.
EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO
De acordo com a presente invenção, alta reatividade de um coque pode ser obtida enquanto assegura alta resistência do coque.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A figura 1 é um gráfico ilustrando uma relação entre um volume total de todos os poros por grama e uma reatividade de gaseificação;
a figura 2 é um gráfico ilustrando uma relação entre um volume total de poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm por grama e uma reatividade de gaseificação; e
5/17 a figura 3 é um gráfico ilustrando grupos aos quais vários carvões pertencem.
DESCRIÇÃO DAS CONCRETIZAÇÕES
Conforme descrito acima, os presentes inventores verificaram que o diâmetro de poros existentes em um coque afeta grandemente sua reatividade, e quanto maior o volume total de poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm por grama no coque, mais a reatividade se aperfeiçoa. Esta descoberta será descrita.
Os presentes inventores avaliaram a reatividade de gaseificação de 11 tipos de coques que diferem no volume total de todos os poros por grama e/ou volume total de poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm por grama. Na avaliação, o índice de reatividade CRI é medido. Especificamente, amostras de coque classificadas tendo um diâmetro de partícula de 19 mm ± 1 mm foram carregadas a um peso de 200 g em um reator, e uma proporção de redução de peso (percentagem) após permitir reação por duas horas a 1100°C em uma atmosfera de CO2 foi medida. Adicionalmente, o volume total de poros do coque foi medido enquanto muda uma condição de pressão dependendo do diâmetro do poro (o diâmetro de poros) medido usando-se um porosímetro de mercúrio. Para os 11 tipos de coques descritos acima, foram obtidas a relação entre o volume total de todos os poros por grama e a reatividade de gaseificação, e a relação entre o volume total dos poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm por grama e a reatividade de gaseificação. Os resultados destes são mostrados na figura 1 e na figura 2. A figura 1 é um gráfico ilustrando a relação entre o volume total de todos os poros por grama e a reatividade de gaseificação. Adicionalmente, a figura 2 é um gráfico ilustrando a relação entre o volume total dos poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm por grama e a reatividade de gaseificação.
Conforme ilustrado na figura 1, não foi verificada correlação entre o volume total de todos os poros por grama e o índice de reatividade
CRI. Por outro lado, conforme ilustrado na figura 2, quanto maior o volume total dos poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm por grama, maior o
6/17 índice de reatividade CRI se torna. Adicionalmente, a partir dos resultados mostrados na figura 2, foi verificado que o índice de reatividade CRI tornouse 50 ou mais quando o volume total dos poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm por grama é igual a ou maior do que 25 mm3/g. Além disso, foi verificado que o índice de reatividade CRI tornou-se 55 ou mais alto quando o volume total dos poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm por grama é igual a ou maior do que 30 mm3/g.
As razões para que os poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm sejam efetivos para reação de gaseificação de um coque incluem as seguintes três razões (i) a (iii).
Razão (i) Na reação de gaseificação de um coque, a trajetória livre média de CO2 que reage com o coque, é 0,1 pm a 1 pm. Consequentemente, é difícil para o CO2 entrar nos poros tendo um diâmetro menor do que 1 pm. Desse modo, os poros tendo um diâmetro menor do que 0,1 pm não contribui muito para a reatividade de gaseificação do coque.
Razão (ii) CO2 pode facilmente entrar nos poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm em um coque. Adicionalmente, desde que o diâmetro dos poros seja relativamente pequeno, existe uma alta probabilidade que o CO2 entre em contato com superfícies internas dos poros. Em outras palavras, a área de superfície de reação é grande. Consequentemente, os poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm pode contribuir facilmente para o aperfeiçoamento da reatividade de gaseificação do coque.
Razão (iii) Nos poros tendo um diâmetro de 10 pm ou mais, existe uma baixa probabilidade que CO2 entre em contato com as superfícies internas dos poros conforme comparadas aos poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm. Isto é, a área superficial de reação é pequena. Consequentemente, os poros tendo um diâmetro de 10 pm ou mais não contribuem muito para a reatividade de gaseificação do coque.
A partir destas razões, alta reatividade pode ser obtida com um coque em que numerosos poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm existem. Quando o volume total dos poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10
7/17 pm por grama é 25 mm3/g ou mais, reatividade de gaseificação suficiente (índice de reatividade CRI de 50 ou mais alto) pode ser obtida. Além disso, quando o volume total dos poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm por grama é 30 mm3/g ou mais, reatividade de gaseificação mais alta (índice de reatividade CRI de 55 ou mais alto) pode ser obtida.
Portanto, na presente invenção, o volume total de poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm por grama em um coque é 25 mm3/g ou mais, e é preferivelmente 30 mm3/g ou mais.
Adiçionalmente, conforme descrito acima, para um coque a ser misturado com minério de ferro, tal como minério sinterizado e carregado no alto-forno, a resistência tão alta quanto aquela de um coque tendo um diâmetro de partícula de cerca de 40 mm a cerca de 60 mm a ser carregado em uma forma em camadas junto com o minério de ferro não é necessária. Contudo, se a resistência do coque a ser misturado com minério de ferro e carregado no alto-forno é muito baixa, por exemplo, se o índice de resistência de tambor DI150i5 é mais baixo do que 70, a destruição e a pulverização do coque pode ocorrer, conduzindo a diminuição na permeabilidade do ar e eficiência de redução.
Portanto, na presente invenção, o índice de resistência de tambor DI15015 do coque a ser misturado com minério de ferro e carregado no alto-forno é 70 ou mais alto. Em adição, é preferido que o diâmetro de partícula de tal coque seja 38 mm ou menos, por exemplo. A área superficial específica do coque torna-se menor à medida que o diâmetro de partícula se torna maior, e quando o diâmetro de partícula de tal coque é maior do que 38 mm, a área superficial específica torna-se muito pequena e a área de reação é insuficiente, pelo qual é difícil obter alta reatividade.
Além disso, na presente invenção, é preferido que um ou dois dentre um composto de Ca e composto de Fe estejam contidos no coque, e que o teor seja 0,5% em massa a 10% em massa no total com referência à massa de uma mistura de carvão usada para fabricação do coque. Quando o coque contém os mesmos, reatividade de gaseificação mais alta pode ser
8/17 obtida. Em adição, o teor de 0,5% em massa a 10% em massa com referência à massa de uma mistura de carvão é equivalente ao teor de cerca de 0,7 5 em massa a cerca de 14% em massa com referência à massa do coque.
O composto de Ca e o composto de Fe funcionam como um catalisador na reação de gaseificação do coque. Quando uma quantidade apropriada de composto de Ca e/ou composto de Fe está contida no coque da presente invenção, a reatividade do coque se aperfeiçoa dramaticamente devido à operação sinergística de poros tendo um volume apropriado e os catalisadores. Este ponto foi confirmado experimentalmente pelos presentes inventores, conforme será descrito mais tarde.
Tal operação sinergística pode ser descrita como segue. Especificamente, desde que os numerosos poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm existem no coque, existem muitas trajetórias de ar alcançando os catalisadores existentes dentro do coque da superfície, e a reação de gaseificação determina a taxa de difusão de CO2 que entra via a superfície. Consequentemente, os catalisadores existentes dentro do coque tornam-se capazes de funcionarem suficientemente. Em coques convencionais, é difícil para o CO2 entrar via a superfície para entrar no interior mesmo quando os catalisadores estão contidos. Também, existem catalisadores que não contribuem facilmente para a reação de gaseificação.
Adicionalmente, quando o teor de um ou dois de composto de Ca e composto de Fe é menor do que 0,5% em massa no total, a operação sinergística antes mencionada não é facilmente exibida. Por outro lado, quando o teor é maior do que 10% em massa no total, a operação e o efeito sinergísticos antes mencionados meramente saturam. Portanto, é preferido que o teor de um ou dois dentre composto de Ca e composto de Fe seja 0,5% em massa a 10% em massa no total com referência à massa de uma mistura de carvão usada para fabricação do coque.
Em adição, o composto de Ca e o composto de Fe podem estar contidos na forma de pó no coque.
Adicionalmente, o composto de Ca e o composto de Fe podem
9/17 existir também no interior do coque, e podem existir somente em uma superfície ou na vizinhança da superfície do coque. Em qualquer caso, a operação sinergística antes mencionada é obtida, e o efeito de adição de alto catalisador pode ser obtido conforme comparado a coques convencionais. Particularmente, quando o composto de Ca e o composto de Fe existem também no interior do coque, a diferença no efeito de adição de catalisador comparado a coques convencionais é grande. Isto é porque nos coques convencionais, os catalisadores que não são capazes de contribuir para a reação de gaseificação estão, contudo, maiores nos casos onde os catalisadores existem também no interior do que no caso onde catalisadores existem somente em uma superfície ou na vizinhança da superfície.
Em seguida, um método para fabricação do coque acima descrito será descrito.
Conforme descrito acima, os presentes inventores verificaram que o uso de quatro tipos apropriadamente misturados de carvão que diferem em combinação da faixa de teor de matéria volátil e a faixa de dilatação total permite aumentar o volume total de poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm enquanto assegura um certo grau de resistência. Esta descoberta será descrita.
Os presentes inventores examinaram o processo de geração de poros em vários carvões, e os resultados de exame organizados baseados no teor de matéria volátil que afeta a geração de poros e a dilatação total afeta a resistência. Nesta organização, conforme ilustrado na figura 3, o carvão é categorizado em grupo A, grupo B, grupo C e grupo D baseado nas faixas do teor de matéria volátil e nas faixas da dilatação total. Aqui, a dilatação total é a soma de contração e dilatação medida pelo método de medição de dilatação (método de dilatômetro) descrito em JIS M8801. Adicionalmente, o grupo A é um grupo ao qual carvão (primeiro carvão) tendo um teor de matéria volátil VM (%) menor do que 30% pertence. O grupo B é um grupo ao qual carvão (segundo carvão) tendo um teor de matéria volátil VM (%) de 30% ou mais e uma dilatação total TD (%) de 60% ou mais pertence. O grupo C é um grupo ao qual carvão (terceiro carvão)
10/17 tendo um teor de matéria volátil VM (%) de 30% ou mais e 42% ou menos e uma dilatação total TD (%) menor do que 60% pertence. O grupo D é um grupo ao qual carvão (quarto carvão) tendo um teor de matéria volátil VM (%) de 42% ou mais e uma dilatação total TD (%) menor do que 60% pertence.
Como um resultado da organização descrita acima, as seguintes descobertas são obtidas.
(1) Os poros em um coque são formados pelo que a matéria volátil no carvão escapa durante carbonização do carvão. No carvão pertencente ao grupo A tendo o teor de matéria volátil VM (%) menor do que 30% no carvão, existe uma pequena quantidade de matéria volátil para escapar durante carbonização. Desse modo, os poros não são facilmente formados, e o volume total dos poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm existentes no coque tornam-se pequenos.
(2) No carvão pertencente ao grupo B, C ou D (tendo o teor de matéria volátil VM (%) de 30% ou mais), existe uma grande quantidade de matéria volátil para escapar durante carbonização. Desse modo, os poros são facilmente formados, e o volume total dos poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm existente no coque torna-se grande.
(3) No carvão pertencente ao grupo B tendo a dilatação total TD (%) de 60% ou mais entre carvões pertencentes ao grupo B, C ou D, as partículas de carvão aderem facilmente entre si no processo de expansão após amaciamento e derretimento que ocorre durante carbonização. Consequentemente, no carvão pertencente ao grupo B, formação apropriada de poros é possível, e alta resistência pode ser obtida facilmente.
(4) No carvão pertencente ao grupo C tendo a dilatação total TD (%) menor do que 60% e o teor de matéria volátil VM (%) de 42% ou menos entre carvões pertencentes ao grupo B, C ou D, existe uma quantidade relativamente pequena de componentes de fusíveis, e as partículas de carvão não aderem facilmente entre si no processo de expansão após amaciamento e derretimento. Consequentemente, no carvão pertencente ao grupo C, formação apropriada de poros é possível, mas resistência tão alta
11/17 quanto aquela de carvão pertencente ao grupo B não pode ser obtida facilmente.
(5) No carvão pertencente ao grupo D tendo a dilatação total TD (%) menor do que 60% e o teor de matéria volátil VM (%) maior do que 42% entre carvões pertencente ao grupo B, C ou D, existe uma quantidade menor de componentes fundíveis do que no carvão pertencente ao grupo C, e o teor de oxigênio, que diminui a propriedade fundível durante amaciamento e derretimento, é alto. Consequentemente, com o carvão pertencente ao grupo D, resistência a ser obtida torna-se baixa.
Na presente invenção, baseado nestas cinco descobertas, carvão é categorizado nos quatro tipos acima descritos (grupo A, grupo B, grupo C e grupo D), e carbonização de uma mistura de carvão produzida por estes tipos de carvão conforme segue é realizada.
A proporção total de carvão pertencente ao grupo B ou ao grupo C na mistura de carvão é 80% em massa ou mais.
A proporção total de carvão pertencente ao grupo B na mistura de carvão é 20% em massa ou mais.
A proporção total de carvão pertencente ao grupo D na mistura de carvão é 5% em massa ou menos.
A porção remanescente da mistura de carvão é carvão pertencente ao grupo A.
Estes carvões podem ser misturados na forma de pó, por exemplo. É preferido que o diâmetro de partícula médio do pó seja 1 mm a 2 mm, por exemplo. Adicionalmente, o valor mínimo e o valor máximo do diâmetro de partícula não são particularmente limitados, mas é preferido que a proporção de pó tendo um diâmetro de partícula de 3 mm ou menos seja cerca de 70% em massa a cerca de 85% em massa, por exemplo.
Pelo uso de tal mistura de carvão, o volume total dos poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm por grama no coque pode ser 25 mm3/g ou mais, enquanto obtém-se resistência do índice de resistência de tambor
DI15O15 de 70 ou mais alto. Isto é, alta propriedade de gaseificação pode ser obtida enquanto se mantém alta resistência.
12/17
Quando a proporção total de carvão pertencente ao grupo B ou ao grupo C na mistura de carvão é menor do que 80% em massa, o volume total dos poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm por grama é 25 mm3/g ou menos, e a alta reatividade de gaseificação não pode ser aperfeiçoada. Portanto, a proporção total de carvão pertencente ao grupo B ou ao grupo C na mistura de carvão é ajustada para 80% em massa ou mais. Seria notado que a mistura de carvão pode ser constituída de carvão pertencente ao grupo B ou ao grupo C. Em outras palavras, é possível que carvão pertencente ao grupo A e carvão pertencente ao grupo D são estejam contidos na mistura de carvão.
Quando a proporção de carvão pertencente ao grupo D na mistura de carvão é maior do que 5% em massa, a propriedade fundível durante amaciamento e derretimento é baixa, e não é possível assegurar resistência do índice de resistência de tambor DI15015 de 70 ou mais alta. Portanto, a proporção de carvão pertencente ao grupo D na mistura de carvão é ajustada para 5% em massa ou menos.
Quando a proporção de carvão pertencente ao grupo B na mistura de carvão é menor do que 20% em massa, a dilatação total TD (%) torna-se baixa, e alta resistência não pode ser obtida. Portanto, a proporção de carvão pertencente ao grupo B na mistura de carvão é 20% em massa ou mais. Mesmo quando a mistura de carvão é constituída de carvões pertencentes ao grupo B ou ao grupo C, a resistência do índice de resistência de tambor DI15015 de 70 ou mais alta pode ser assegurada, visto que a proporção de carvão pertencente ao grupo B na mistura de carvão é 20 5 em massa ou mais.
Quando a proporção de carvão pertencente ao grupo B na mistura de carvão é 20% em massa ou mais, a proporção total de carvões pertencentes ao grupo B ou ao grupo C pode ser 80% em massa, e a proporção de carvão pertencente ao grupo A pode ser 20% em massa, por exemplo. Com tal mistura de carvão, alta reatividade de gaseificação pode ser obtida comparada a coques convencionais.
Adicionalmente, conforme descrito acima, é preferido que o
13/17 coque contenha um ou dois dentre composto de Ca e composto de Fe. É preferido que o teor seja 0,5% em massa a 10% em massa com referência à massa da mistura de carvão (cerca de 0,7% em massa a cerca de 14% em massa com referência à massa do coque). Pela operação catalítica do composto de Ca e do composto de Fe, a reatividade de gaseificação se aperfeiçoa. Adicionalmente, o grau de aperfeiçoamento na reatividade de gaseificação pelo composto de Ca e pelo composto de Fe é grande comparado a coques convencionais. Tal coque pode ser fabricado por realização de carbonização de, por exemplo, uma mistura de uma mistura de carvão obtida por mistura de pó de carvão e pó de um ou dois dentre composto de Ca e composto de Fe. Neste momento, a massa total do composto de Ca e do composto de Fe com relação à massa total da mistura de carvão é ajustada para 0,5% a 10%.
EXEMPLO
Foram preparados quatro tipos de carvão a, carvão b, carvão c, e carvão d listados na Tabela 1. O carvão a, o carvão b, o carvão ceo carvão d pertencem ao grupo A, ao grupo B, ao grupo C, e ao grupo D, respectivamente.
Tabela 1
Carvão Teor de matéria volátil (%) Dilatação total (%) Grupo
a 21 30 A
b 38 80 B
c 31 10 C
d 43 0 D
Em seguida, estes quatro tipos de carvão a, carvão b, carvão c e carvão d foram misturados em proporções listadas na Tabela 2, obtendo-se, desse modo, misturas de carvão. Aqui, um composto de Ca e/ou um composto de Fe foi/foram adicionado(s) à mistura de carvão nos exemplos N° 5, N° 6, e N° 7. Na Tabela 2, as proporções do composto de Ca e do composto de Fe (aditivos) são expressas por valores numéricos com relação à massa total da mistura de carvão.
14/17
Tabela 2
N° Proporção de cada carvão na mistura de carvão (% em massa) Quantidade de composto de Ca, composto de Fe adicionados (% em massa)
Carvão a Carvão b Carvão c Carvão d Composto de Ca Composto de Fe
Exemplo 1 0 50 50 0 0 0
2 10 45 45 0 0 0
3 20 20 60 0 0 0
4 10 45 42 3 0 0
5 10 45 45 0 3 0
6 10 45 45 0 0 3
7 10 45 45 0 1,5 1,5
Exemplo comparativo 8 30 20 50 0 0 0
9 20 10 70 0 0 0
10 10 45 39 0 0 0
Em seguida, carbonização das misturas de carvão (contendo aditivos conforme necessário) foi realizada para fabricar coques. Em seguida, o volume total de poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm por grama, o índice de reatividade CRI, e o índice de resistência de tambor DI15015 de cada coque foram medidos. O volume total de poros foi medido usando-se um porosímetro de mercúrio. Na medição do índice de reatividade CRI, uma amostra de coque classificada tendo um diâmetro de partícula de 19 mm ± 1 mm foi carregada a um peso de 200 g em um reator, e uma proporção de redução de peso (percentagem) após permitir reação por duas horas a 1100°C em uma atmosfera de CO2 foi medida. Os resultados desta são listados na Tabela 3.
Tabela 3
N° Volume total de poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm (mm3/g) índice de reatividade CRI índice de resistência de tambor DI15015
Exemplo 1 30 60 75
2 27 55 77
3 25 50 80
15/17
4 28 58 74
5 28 61 75
6 28 61 75
7 29 63 75
Exemplo comparativo 8 20 45 81
9 26 52 68
10 30 61 67
Conforme listado na Tabela 3, nos exemplos N° 1 a N° 7, o volume total dos poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm por grama foi 25 mm3/g ou mais, o índice de reatividade CRI foi 50 ou mais, e o índice de resistência de tambor DI15015 foi 70 ou mais. Isto é, alta reatividade de gaseificação foi obtida enquanto se mantém resistência.
Adicionalmente, os exemplos N° 5 a N° 7 são exemplos obtidos pela adição do pó do composto de Ca e/ou composto de Fe ao exemplo N° 2. Desse modo, reatividade de gaseificação mais alta do que aquela do exemplo N° 2 foi obtida nos exemplos N° 5 a N° 7.
Por outro lado, no exemplo comparativo N° 8, visto que uma proporção total do carvão b pertencente ao grupo B e do carvão c pertencente ao grupo C foi menor do que 80% em massa, o volume total dos poros tendo um diâmetro de 1 pm a 10 pm por grama foi menor do que 25 mm3/g. Consequentemente, o índice de reatividade CRI foi menor do que 50.
Adicionalmente, no exemplo comparativo 9, visto que uma proporção do carvão b foi menor do que 20% em massa, o índice de resistência de tambor Dl 150i5 foi menor do que 70.
Além disso, no exemplo comparativo 10, visto que uma proporção do carvão d pertencente ao grupo D contido na mistura de carvão foi maior do que 5% em massa, o índice de resistência de tambor DI15015 foi menor do que 70.
Deve ser notado que o Documento de Patente 7 descreve um método para fabricação de coques de misturas de cinco tipos de carvão (carvão B, carvão C, carvão D, carvão E, e carvão F), dois tipos de matérias inertes (matéria inerte A e matéria inerte B), e um aditivo fundível como
16/17 exemplo 1. Quando estes itens são categorizados nos grupos A a D acima descritos, os resultados são conforme listados na Tabela 4. Incidentalmente, o Documento de Patente 7 não descreve a dilatação total, e, desse modo, a dilatação total TD é estimada da correlação publicamente conhecida entre a fluidez máxima e a dilatação total usando-se a fluidez máxima (MF) descrita no Documento de Patente 7. Adicionalmente, desde que sejam descritos dois carvões C na tabela no parágrafo 0024, o carvão C mais baixo é assumido como carvão D.
Tabela 4
VM (%) TD Estimado (%) MF Grupo Proporção (%) de mistura
Carvão B 34,4 170 3,83 B 10
Carvão C 22,0 41 1,93 A 20
Carvão D 24,2 120 2,87 A 20
Carvão E 35,9 40 2,03 C 10
Carvão F 35,3 40 1,64 C 15
Matéria inerte A 0,91 0 0,00 A 15
Matéria inerte B 10,21 0 0,00 A 5
Aditivo fundível 80,0 5
Conforme mostrado na Tabela 4, na mistura de carvão do exemplo 1 no Documento de Patente 7, uma proporção de carvão pertencente ao grupo A é 60% em massa no total, uma proporção de carvão pertencente ao grupo B é 10% em massa, uma proporção de carvão pertencente ao grupo C é 25% em massa no total, e uma proporção de carvão pertencente ao grupo D é 0% em massa. Adicionalmente, o aditivo fundível não pertencente a qualquer do grupo A ao grupo D é também incluído. Isto é, na mistura de carvão do exemplo 1 no Documento de Patente 7, similarmente ao exemplo comparativo antes mencionado e exemplo N° 8, uma proporção total do carvão pertencente ao grupo B e ao grupo C é menor do que 80% em massa. Além disso, similarmente ao
17/17 exemplo comparativo N° 9, uma proporção do carvão pertencente ao grupo B é menor do que 20% em massa. Consequentemente, a resistência deste torna-se insuficiente.
Nota-se que as condições destes exemplos experimentais são 5 exemplos empregados para reconhecimento da aplicabilidade e efeito da presente invenção, e a presente invenção não é limitada a estes. A presente invenção pode empregar várias condições sem fugir do espírito da invenção, considerando-se que o objetivo da presente invenção seja alcançado. APLICABILIDADE INDUSTRIAL
A presente invenção pode ser usada em, por exemplo, indústria de fabricação de coque e indústria de aço.
1/2

Claims (4)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Método para fabricação de um coque, caracterizado pelo fato de que compreende:
    obtenção de uma mistura de carvão por mistura de pelo menos
    5 dois de primeiro carvão tendo um teor de matéria volátil menor do que
    30%, segundo carvão tendo um teor de matéria volátil de 30% ou mais e uma dilatação total de 60% ou mais,
    10 terceiro carvão tendo um teor de matéria volátil de 30% ou mais e 42% ou menos e uma dilatação total menor do que 60%, e quarto carvão tendo um teor de matéria volátil maior do que 42% e uma dilatação total menor do que 60%; e realização de carbonização da mistura de carvão,
    15 no qual na obtenção da mistura de carvão, a proporção total do segundo carvão e do terceiro carvão na mistura de carvão é 80% em massa ou mais, a proporção do segundo carvão na mistura de carvão é 20% em massa ou mais,
    20 a proporção do quarto carvão na mistura de carvão é 5% em massa ou menos, e a porção remanescente da mistura de carvão é o primeiro carvão.
  2. 2. Método para fabricação de um coque, de acordo com a 25 reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente, antes da realização da carbonização, adicionar à mistura de carvão um ou dois dentre composto de cálcio e composto de ferro na proporção de 0,5% em massa ou mais com relação à mistura de carvão.
  3. 3. Método para fabricação de um coque, de acordo com a 30 reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que carvão na forma de pó tendo um diâmetro de partícula médio de 1 mm ou mais e 2 mm ou menos é usado como o primeiro, o segundo, o terceiro e o quarto carvões.
    Petição 870170070851, de 21/09/2017, pág. 5/10
    2/2
  4. 4. Método para fabricação de um coque, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que carvão na forma de pó tendo um diâmetro de partícula médio de 1 mm ou mais e 2 mm ou menos é usado como o primeiro, o segundo, o terceiro e o quarto carvões.
    Petição 870170070851, de 21/09/2017, pág. 6/10
    1/2 ι
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