Processo do carvão

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Introdução

Carvão coque é uma das formas pela qual o elemento carbono (C) em certas regiões do globo, se concentra, na natureza, de modo abundante.

O carvão coque resulta da ocorrência de 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 Paleozóica.

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, resultam da transformação da celulose dos vegetais que compõem as árvores soterradas, pela perda do hidrogênio e oxigênio com grande enriquecimento de carbono.

Tal processo é definido por muitos autores como “incarbonização”. Duas correntes principais de estudo procuram explicar a origem do carvão coque: a) Autóctone e b) Alóctone.

A primeira dessas correntes, autóctone, defende que o carvão coque é oriundo da decomposição das grandes florestas no próprio local (in loco), enquanto a segunda considera a gênese do carvão coque ligada à sedimentação (soterramento) de detritos vegetais carregados pelas águas.

Atualmente a segunda corrente já se encontra em desuso, uma vez que em muitas minas ativas são encontrados restos vegetais intactos, incompatíveis com o processo de transporte por corpos aquosos.

Processos Geológicos na Formação do Carvão

Processos geológicos na formação do carvão

Para a formação do carvão são necessárias várias condições conjugadas, tais como desenvolvimento de uma vegetação continental, a qual permite acúmulo em abundância de substância vegetal, condições de proteção contra a decomposição total da matéria orgânica, cobertura imediata pelo corpo de água, e após o acúmulo subaquoso, deve ocorrer o sepultamento contínuo e prolongado por sedimentos, preferencialmente argila e silte, durante um longo tempo (milhões de anos).

Outro processo geológico de grande importância na formação de grande jazida de carvão mineral é a atuação de processos tectônicos (dobramentos e falhamentos), os quais, inicialmente, pode dar origem a condições para a formação de turfeiras, e posteriormente ocasionar movimentação das camadas de carvão já formadas, posicionando o minério tanto em superfície como em grandes profundidades.

Carvão Coque em São Paulo

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 coque 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.

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