Leia o guia completo sobre carvão coque, desde sua produção até suas aplicações na indústria siderúrgica. Confira!
O carvão coque é um elemento essencial na produção de ferro e aço, desempenhando um papel crucial na indústria siderúrgica.
Entender suas propriedades e processos de produção é fundamental para quem atua ou pretende atuar nesse setor.
Vamos explorar em detalhes o que é o carvão coque, como é produzido e suas principais aplicações.
Neste guia, abordaremos tudo o que você precisa saber sobre o carvão coque. Desde os processos de carbonização até suas propriedades químicas e físicas, passando por suas diversas aplicações industriais.
Compreender a importância desse material pode fazer toda a diferença para a eficiência e sucesso na produção siderúrgica.
A origem do carvão coque e como é feito?
O carvão coque é uma das formas da concentração em abundância de carbono em regiões específicas do globo.
O carvão coque é resultado do soterramento e posterior “incarbonização” da flora de grandes florestas que existiram em certas porções do globo terrestre, durante os períodos Carbonífero e Permiano da era Paleozoica.
A hulha (designação do carvão coque com aproximadamente 70 a 90% de carbono total), e os outros tipos de carvão coque, tais como turfa, linhito e antracito, são resultados da transformação da celulose dos vegetais que compõem as árvores soterradas. Esse processo envolve a perda de hidrogênio e oxigênio, resultando em um enriquecimento significativo de carbono.
Esse processo é amplamente conhecido como “incarbonização”. Existem duas principais teorias que explicam a origem do carvão coque: a autóctone e a alóctone.
A teoria autóctone sugere que o carvão coque se formou pela decomposição de grandes florestas no próprio local onde cresceram.
Em contrapartida, a teoria alóctone defendia que o carvão coque se originou pela sedimentação de detritos vegetais transportados por água.
No entanto, essa última teoria tem caído em desuso, uma vez que em muitas minas ativas são encontrados restos vegetais intactos, o que não é compatível com a hipótese de transporte aquático.
Processos geológicos na formação do carvão
Para que o carvão se forme, é preciso uma combinação de condições específicas. Primeiro, é necessário o desenvolvimento de uma vegetação continental, que permite o acúmulo abundante de material vegetal.
Em seguida, é essencial que existam condições que impeçam a decomposição total dessa matéria orgânica.
Esse material precisa ser imediatamente coberto por água e, após o acúmulo subaquático, deve ser contínua e prolongadamente sepultado por sedimentos, como argila e silte, ao longo de milhões de anos.
Outro fator geológico importante para a formação de grandes jazidas de carvão mineral é a atuação dos processos tectônicos, como dobramentos e falhamentos. Inicialmente, esses processos podem criar condições para a formação de turfeiras.
Posteriormente, eles causam a movimentação das camadas de carvão já formadas, posicionando o minério tanto na superfície quanto em grandes profundidades.
Processo de coqueificação do carvão
O carvão coque é obtido através do processo de coqueificação.
Neste processo o carvão mineral é submetido a temperaturas elevadas na ausência de oxigênio (a fim de evitar combustão), levando à liberação de gases presentes em sua estrutura, e origina um resíduo sólido poroso e infusível, o carvão coque, também denominado somente de coque.
O processo de coqueificação é classificado como processo químico, uma vez que envolve quebra de moléculas, e envolve seis etapas distintas: perda de umidade, desvolatização, fluidez, inchamento, resolidificação e devolatilização.
- Perda de umidade: este processo ocorre a temperaturas da casa do 100ºC e 120ºC é caracterizado pela liberação da umidade presente no carvão mineral (in natura);
- Desvolatização primária: se caracteriza como o primeiro estágio efetivo da coqueificação. Ocorre em temperaturas da ordem de 350ºC a 550ºC, e apresenta como decorrência liberação de hidrocarbonetos (HC´s) pesados e alcatrão;
- Fluidez: processo atuante entre 450ºC e 600ºC. Neste, o material (carvão mineral com ausência de alcatrão e HC´s pesados) se torna fluido, pastoso, devido, principalmente, ao rompimento das pontes de oxigênio presentes em sua estrutura química;
- Inchamento: etapa paralela à de fluidez. Ocorre devido à difusão da pressão dos gases presentes na estrutura do carvão mineral.
Neste processo a intensidade do inchamento será função da velocidade de liberação dos gases na massa fluida.
É fase de grande importância na produção do carvão coque, uma vez que deve ser devidamente controlada a fim de evitar danos aos equipamentos da coqueria.
- Resolidificação: ocorre a temperaturas próximas de 700ºC. Neste processo ocorre formação do “semi-coque”. Tal processo determina, em grande parte, a qualidade do carvão a ser produzido, pois resolidificação sem formação de fissuras originará um produto de elevada resistência mecânica;
- Desvolatização secundária: última fase do processo de coqueificação. Ocorre entre 850ºC e 1300ºC com eliminação, sobretudo, de hidrogênio.
Após os processos de coqueificação, ao ser desenfornado, o coque incandescente (1200ºC) é descarregado, e seu apagamento e resfriamento e realizado por intermédio de jatos de água.
Após ser apagado e resfriado o carvão coque é britado e separado em diferentes classes granulométricas.
A importância do carvão coque
O carvão coque é um dos elementos mais importantes na produção de aço, devido à sua capacidade de suportar altas temperaturas e fornecer o carbono necessário para a fabricação do ferro-gusa. Sem ele, a indústria siderúrgica enfrentaria sérios desafios na produção de aço de qualidade.
Além disso, o carvão coque é valorizado por suas propriedades de resistência mecânica e térmica, que garantem a eficiência do processo de redução do minério de ferro.
Sua utilização otimiza a produção, reduz custos e aumenta a produtividade das siderúrgicas, tornando-o indispensável para o setor.
As principais aplicações do carvão coque
- Produção de ferro-gusa: Fundamental na transformação do minério de ferro em ferro-gusa nas siderúrgicas.
- Indústria de fundição: Utilizado como combustível e agente redutor nos processos de fundição de metais.
- Produção de metais não ferrosos: Empregado na produção de metais como zinco e chumbo.
- Indústria química: Utilizado na fabricação de produtos químicos, como carbono ativado e gás de coqueria.
- Fabricação de eletrodos: Importante na produção de eletrodos utilizados em fornos elétricos.
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