Introdução
O carv�o pode ser considerado uma rocha org�nica sediment�ria. Ele consiste em mol�culas de carbono, hidrog�nio, oxig�nio e, parcelas menores, de nitrog�nio e enxofre formadas a partir de processos bio-f�sico-qu�micos. A parcela inorg�nica, sempre muito encontrada no carv�o e denominada genericamente de cinzas, funciona como uma mistura e n�o participa da composi��o qu�mica da parcela org�nica. A Figura abaixo ilustra uma poss�vel mol�cula de carv�o.
Portanto, o carv�o n�o � um produto homogênio. Na verdade, sua composi��o e, consequentemente, suas propriedades de combust�vel variam de mina para mina.
Classificação do Carvão
Por conveniência, toda a gama contínua de carvões é classificada em:
- Antracito;
- Betuminoso;
- Sub-betuminoso;
- Lignito ou linhito.
Esta classificação está diretamente relacionada com a idade geológica do carvão, onde o primeiro grupo, Antracito, é o mais antigo e o último, Lignito, é o mais novo.
A classificação do carvão em categorias práticas e de uso internacional é difícil porque os sistemas de classificação ainda não foram unificados no mundo e existem características que afetam a qualidade do carvão que independem da idade do carvão.
Os critérios internacionais utilizados para a classificação dos carvões baseam-se em:
- Poder calorífico;
- Conteúdo de material volátil;
- Conteúdo de carbono fixo;
- Propriedades de coqueificação.
Além disso, o valor comercial do carvão também é afetado por propriedades que independem de sua idade geológica, tais como:
- umidade;
- cinzas;
- conteúdo de enxofre, fósforo, nitrogênio, etc...
Por isso, a Comissão Econômica Européia classifica o carvão em dois grupos:
- Hard Coal - Carvões com poder calorífico bruto maior do que 5.700 kjcal/kg (23,9 GJ/t) medido sem cinza mas com umidade e com reflectância aleatória média maior que 0,6.
- Brown Coal - Carvões com poder calorífico bruto menor do que 5.700 kjcal/kg (23,9 GJ/t) com conteúdo volátil maior do 31% em base seca.
A Agência Internacional de Energia (International Energy Agency -IEA), sediada na Europa, utiliza esta classificação em todos os seus trabalhos e banco de dados e, consequentemente, é a definição utiliza neste site.
Em termos comerciais e de aplicação, o carvão é classficado em:
- Coque;
- Carvão Térmico.
O coque é um Carvão Duro (Hard Coal) utilizado na produção de aço e, por isso, precisa ter a capacidade de resistir mecanicamente ao peso de uma carga de fornos siderúrgicos.
Por outro lado, o Carvão Térmico (Steam Coal) também é um Carvão Duro (Hard Coal) que não precisa dessa característica mecânica porque é utilizado para a geração de vapor. Este vapor gerado pode ser usado tanto para a geração de eletricidade ou como fonte de calor em processos industriais. Como as caldeiras modernas utilizam carvão pulverizado, é desejável que o Carvão Térmico não tenha a mesma resistência mecânica que a do coque para facilitar a moagem.
Portanto, a IEA calcula o Hard Coal como sendo a soma do Coque (Coking Coal) e do Carvão Térmico (Steam Coal) e igual à soma dos carvões classificados como Antracito e Sub-Betuminoso.
Porém, alguns países utilizam seu carvão sub-betuminoso na geração de vapor e, consequentemente, o classificam como carvão térmico. Isto cria uma dificuldade na análise dos dados globais e na comercialização.
O Brown Coal é a soma dos carvões Sub-betuminosos e Lignitos.
Os Sub-betuminos são carvões não aglomerados com poder calorífico bruto entre 4165 kcal/kg e 5700 kcal/kg e os lignitos também são não aglomerados com poder calorífico bruto abaixo de 4165 kcal/kg.
Teoricamente, é possível gerar energia elétrica com todos os tipos de carvão.
Contudo, aspectos econômicos, logísticos e tecnológicos levaram a geração de energia elétrica ser feita apenas com carvão térmico.
Não tem sentido utilizar carvão metalúrgico para geração de energia porque deixaríamos de produzir aço e teríamos dificuldade de transformar o carvão em pó para as caldeiras. Por isso,o carvão metalúrgico é utilizado totalmente na siderurgia e seu preço é normalmente superior ao preço do carvão térmico ou energético.
A utilização de Brown Coal para a geração de energia elétrica é possível mas, como seu poder calorífico é menor, é necessário queimar uma quantidade maior de carvão para a geração de mesma quantidade de eletricidade. Isto só é economicamente viável se o preço do combustível for muito mais barato e/ou se o custo de transporte for inferior.
Por isso, a utilização de Brown Coal na geração de energia elétrica está registrita aos países produtores deste carvão e ele é pouco comercializado no mercado internacional devido ao custo do transporte.
| Tipos de Carvão | ||||
|---|---|---|---|---|
| Pais | Antracito | Betuminoso | Sub-Betuminoso | Linhito |
Hard Coal |
Brown Coal |
|||
| Mundo |
Coque + Térmico |
|||
| Australia | Térmico |
|||
| Bélgica | ||||
| Finlândia | ||||
| França | ||||
| Islandia | ||||
| Japão | ||||
| Coréia | ||||
| México | ||||
| Nova Zelândia | ||||
| Portugal | ||||
| USA | ||||
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Análise do Carvão
Como o carvão é um produto heterogêneo, análises são necessárias para classificá-lo e compará-lo.
Existem dois tipos de análise para a classificação do carvão e/ou controle de qualidade:
- Análise Aproximada (Proximate Analysis);
- Análise Detalhada (Ultimate Analysis).
Análise Aproximada
A análise aproximada fornece apenas os dados de umidade, cinzas e matéria volátil.
Umidade
Conforme visto no cap�tulo de combust�veis, a umidade presente no combustível reduz seu poder calorífico. Portanto, a determinação correta da umidade é fundamental na utilização do carvão e em seu comércio.
Devido à estrutura porosa do carvão, quantidades consideráveis de água podem ser armazenadas no carvão mesmo quando aparentemente seco. A umidade existente no ar ao seu redor penetra nos poros do carvão aprisionando quantidades significativas de água.
Em função disso, diversas condi��es do carv�o foram definidas.
A umidade de uma amostra (ar) é determinada pelo aquecimento da amostra a 105°C em atmosfera inerte (sem oxigênio) durante uns 90 minutos. A perda de peso da amostra antes e depois do aquecimento é considerada igual ao peso da umidade.
Poder Calorífico
O poder calorífico é a principal característica de todos os combustíveis.
A Tabela em anexo apresenta o poder calorífico do carvão
Umidade
Conforme visto anteriormente, a umidade reduz o poder calorífico dos combustíveis. Como o carvão é um material poroso, a umidade varia até com a variação da umidade atmosférica.