Parâmetros para determinar a resistência mecânica de carvão vegetal em prensa hidráulica

Abstract

As propriedades mecânicas do carvão vegetal são fundamentais para determinar a qualidade do carvão vegetal, sendo que esta pode ser quantificada a partir da sua friabilidade, ou seja, a capacidade do carvão em gerar finos quando submetido a choques e quedas pela sua movimentação. A única norma para avaliação das propriedades mecânicas do carvão contém os procedimentos para determinar o índice de quebra e abrasão. Não existe nenhuma normativa para avaliação da resistência a compressão de leitos de carvão. Alguns estudos foram desenvolvidos propondo ensaios alternativos para compressão de peças individualizadas de carvão vegetal, entretanto, esses são de difícil execução e demandam alto investimento financeiro. Empresas do setor siderúrgico a fim de contornar essas adversidades desenvolveram uma metodologia para compressão de leitos de carvão vegetal, utilizando prensa hidráulica manual, porém, os parâmetros ótimos de utilização desses ensaios ainda não foram definidos e padronizados. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar os parâmetros de ensaio utilizados para determinação da geração de finos de carvão vegetal a partir de uma prensa hidráulica manual e avaliar a influência da densidade do carvão vegetal na sua resistência mecânica. O carvão foi produzido em forno circular de superfície, utilizando toras de eucalipto com 7 anos de idade, diâmetros de 10 a 12 cm e 1 m de comprimento. Para avaliação da metodologia, os ensaios mecânicos do carvão foram realizados em uma prensa hidráulica manual, utilizando como variáveis de ensaio quatro faixas granulométricas do carvão (12,7 a 19,5, 19,5 a 25,4, 25,4 a 31,7 e 31,7 a 50,8 mm) e cinco forças de compressão (1, 1,5, 2, 3 e 5 t). Utilizou-se como testemunha o ensaio de tamboramento recomendado pelo CETEC (1982). A influência da densidade do carvão na sua resistência foi avaliada a partir de três classes de densidade a granel (160, 170 e 180 Kg/m3) utilizando-se prensa hidráulica manual, com força de compressão de uma tonelada, por um minuto e utilizando o ensaio de tamboramento recomendado pelo CETEC (1982) a efeito de comparação. Independente da faixa granulométrica do carvão vegetal, quanto maior a força de compressão maior a geração de finos. A menor faixa granulométrica apresentou maior geração de finos do carvão vegetal em relação às demais, independente da força de compressão. Os parâmetros de ensaio recomendados para determinação da resistência mecânica do carvão vegetal, utilizando prensa hidráulica manual, são força de compressão de 1 t e carvão na granulometria de 19,5 a 25,4, 25,4 a 31,7 e 31,7 a 50,8 mm. Observa-se um aumento significativo médio de 19% na geração de finos do carvão vegetal com a redução da densidade de 170 para 160 Kg/m3.

The mechanical properties of charcoal are fundamental to determine its quality. The charcoal quality can be quantified from its friability that is the ability of charcoal to generate fines when subjected to impacts due to its movement. The only standard for evaluating the mechanical properties of charcoal contains the procedures for determining the breakage and abrasion index. There are no standards for the evaluation of the compressive strength of charcoal beds. Some studies have been developed proposing alternative tests for compression of individual charcoal pieces. However, these are difficult to perform and require high financial investment. In order to overcome these adversities, the steel industry companies have developed a methodology for compressing charcoal beds using a manual hydraulic press, but the optimum parameters for using these tests have not been defined and standardized. Thus, the objective of this work was to evaluate the test parameters used to determine the generation of charcoal fines from a manual hydraulic press and to evaluate the influence of charcoal density on its mechanical strength. The charcoal was produced in a circular surface kiln using a 7-year-old eucalyptus logs, with 10 to 12 cm in diameter and 1 m in length. To evaluate the methodology, the mechanical charcoal tests were performed in a manual hydraulic press, using the following test variables: four charcoal particle size ranges (12.7 to 19.5, 19.5 to 25.4, 25.4 to 31.7 and 31.7 to 50.8 mm) and five compressive forces (1, 1.5, 2, 3 and 5 t). The tumbling test recommended by CETEC (1982) was used as a control treatment. The influence of charcoal density on its strength was evaluated from three bulk density classes (160, 170 and 180 Kg/m3) using a one-ton manual hydraulic press for one minute, and the tumbling test (CETEC, 1982) was performed for comparison again. Regardless of the charcoal particle size range, the greater the compression force the greater the generation of fines. The smallest particle size range presented higher generation of charcoal fines than the others, regardless of the compression force. The recommended test parameters for determining the mechanical strength of charcoal using a manual hydraulic press are compression force of 1 t and charcoal particle size from 19.5 to 25.4, 25.4 to 31.7 and 31.7 to 50.8 mm. There is a significant average increase of 19% in the generation of charcoal fines with a density reduction from 170 to 160 kg/m3.