O Laboratório de Engenharia Térmica do IPT visitou recentemente a Alumar – Consórcio de Alumínio do Maranhão equipado com sua instrumentação de campo. O objetivo foi realizar medições em um dos calcinadores da empresa com o objetivo de fornecer subsídios para a melhoria da eficiência térmica e da qualidade da alumina produzida.
Foram realizadas medições de composição de gases (teores de O2, CO2, CO e NOx) em três pontos no
Técnico do IPT (ao fundo) na instalação da sonda de amostragem de gases com apoio do operador do calcinador
interior do calcinador, com o equipamento operando em diferentes condições de carga e de qualidade de combustão. Um deles estava localizado entre o pré-aquecedor de ar e o forno, o segundo no topo do forno e o terceiro na entrada do precipitador eletrostático. “Foram também coletadas amostras de alumina para análise do teor de carbono e observação em microscópio eletrônico no IPT, em quatro pontos: topo do forno, interior do vaso de retenção, descarga do precipitador e saída da alumina calcinada”, afirma o pesquisador e responsável pelos trabalhos Renato Vergnhanini.
Essa medição é complexa e requer uma equipe experiente, além de instrumentação específica. O dispositivo de amostragem de gases e coleta de alumina foi construído pelo IPT especialmente para este trabalho. Foram produzidas duas unidades idênticas, cada uma equipada com sonda refrigerada à água, ciclone, câmara de coleta de alumina e válvulas esfera.
A composição medida nos gases revelou que o pré-aquecedor de ar operava com excesso de ar, formando quantidades de CO e NOx relativamente baixas; no forno, por outro lado, a combustão era deficiente, resultando em elevada formação de CO, mesmo sendo realizada com quantidade de ar acima da estequiométrica (O2 nos gases em torno de 4,5%). A combustão deficiente também pôde ser comprovada pela análise do teor de carbono da alumina coletada na saída do forno, na faixa de 0,17%, e pela observação da alumina em microscópio. “Observamos partículas de alumina manchadas de preto e partículas escuras”, completa o pesquisador.
A comparação entre os teores de CO dos gases na saída do forno e na entrada do precipitador mostrou que boa parte deles era convertida em gás carbônico no vaso de retenção. A existência de combustão no vaso pode também ser comprovada pelo teor de carbono da alumina que foi coletada no interior do vaso, o qual era bem menor do que o teor da alumina coletada no topo do forno e da mesma ordem de grandeza daquela descarregada do calcinador. Comparadas, as temperaturas no vaso de retenção estavam na faixa entre 110 °C e 130 ºC superiores às do forno, na condição de carga usual do calcinador.
Amostras de alumina coletadas no precipitador apresentaram teores de carbono da mesma ordem de grandeza da alumina coletada no forno. Porém, na observação em microscópio, notou-se que eram partículas de menor dimensão e que havia uma maior incidência de partículas escuras do que partículas de alumina manchadas. “Para a sequência do trabalho, estamos discutindo com a Alumar um projeto que prevê a construção e os testes de novos queimadores para o calcinador”, completa Vergnhanini.
