Pirólise de resíduos de borrachas do setor de mineração para a produção de combustíveis: estudos em escala piloto
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Artigo de periódico
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Pyrolysis of rubber waste from the mining sector for fuel production: pilot-scale studies
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Resumo
Neste trabalho, estudou-se em escala piloto a pirólise de três diferentes rejeitos de borracha do setor de mineração,
i.e. peças de moinho de composição nominal de borracha estireno e butadieno (SBR), peneiras e correias transportadoras
com composição nominal à base de borracha natural e butadieno (NR/BR) e pneus offroad de composição complexa
(mistura de borracha natural, nitrílica, butadieno e estireno-butadieno) em temperaturas de 450, 600 e 800°C. As reações
realizadas a 450°C mostraram uma pirólise incompleta, sendo que a 600 e 800°C os rejeitos de borracha se convertem
totalmente em três produtos: 15-25% de gás, 42-44% sólido e 34-45% de líquido. Análises por cromatografia gasosa
(CG) dos produtos gasosos mostraram majoritariamente a presença de hidrocarbonetos C1
-C4
com valores de poder
calorífico inferior (PCI) iguais a 8.496 e 7.325 kcal kg-1, similares ao gás liquefeito de petróleo (GLP). Análise dos
sólidos obtidos por análise elementar de carbono, hidrogênio e nitrogênio (CHN), espectrômetria de emissão atômica
com plasma induzido (ICP-AES) Spectro Ciros CCD para a determinação de enxofre, análise térmica gravimétrica e
diferencial (TG/DTA), carbono fixo, cinzas, voláteis mostraram a presença de 72-89% de carbono com 2% de enxofre.
Análises dos produtos líquidos por cromatografia gasosa acoplado a espectrometria de massas (CG-EM) indicaram a
presença de misturas complexas de hidrocarbonetos majoritariamente até C20. As amostras NR/BR e pneu produzem
líquidos com concentração de compostos aromáticos próxima a 50%, enquanto a amostra SBR resulta na formação de um
líquido de concentração próxima a 87%. A mistura dessa fração líquida obtida pela pirólise (sem qualquer purificação)
com um diesel comercial nas proporções de 0,5, 1 e 3 vol% mostrou que nenhum parâmetro de qualidade de combustível
definido pela ANP (Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis) foi alterado significativamente.
Abstract
In this work, the pyrolysis of three different rubber wastes from the mining sector was studied on a pilot scale,
i.e. mill parts of nominal composition of styrene and butadiene rubber (SBR), screens and conveyor belts
with nominal composition based on natural rubber and butadiene (NR/BR) and offroad tires with a complex composition
(mixture of natural rubber, nitrile, butadiene and styrene-butadiene) at temperatures of 450, 600 and 800°C. The reactions
carried out at 450°C showed incomplete pyrolysis, and at 600 and 800°C the rubber waste converted
entirely in three products: 15-25% gas, 42-44% solid and 34-45% liquid. Gas chromatography analyzes
(CG) of gaseous products showed mostly the presence of C1 hydrocarbons
-C4
with power values
lower calorific value (PCI) equal to 8,496 and 7,325 kcal kg-1, similar to liquefied petroleum gas (LPG). Analysis of
solids obtained by elemental analysis of carbon, hydrogen and nitrogen (CHN), atomic emission spectrometry
with induced plasma (ICP-AES) Spectro Ciros CCD for sulfur determination, gravimetric thermal analysis and
differential (TG/DTA), fixed carbon, ash, volatiles showed the presence of 72-89% carbon with 2% sulfur.
Analysis of the liquid products by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS) indicated the
presence of complex mixtures of hydrocarbons mainly up to C20. The NR/BR and tire samples produce
liquids with a concentration of aromatic compounds close to 50%, while the SBR sample results in the formation of a
liquid with a concentration close to 87%. The mixture of this liquid fraction obtained by pyrolysis (without any purification)
with a commercial diesel in proportions of 0.5, 1 and 3 vol% showed that no fuel quality parameter
defined by the ANP (National Agency for Petroleum, Natural Gas and Biofuels) was significantly changed.
Assunto
Química da Borracha, Mineração, Pirólise
Palavras-chave
Química da Borracha, Mineração, Pirólise
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