Conservação de energia em fornos de cozimento de anodo

Abstract

INTRODUÇÃOEm plantas Pre-Baked para cubas eletrolíticas, a etapa de cozimento de anodo representa um importante passo na produção do metal primário uma vez que o desempenho destes fornos influencia a qualidade do bloco de carbono consumido na reação de redução da alumina para o alumínio. Atualmente, este consumo encontra-se em níveis próximos a 334 kg de anodo por tonelada de metal produzido, considerando uma eficiência de 100% na reação [1]. Portanto, como forma de otimizar o consumo de carbono na reação de eletrólise (equação A), o anodo deve apresentar baixa reatividade ao ar, baixa permeabilidade, alta condutividade térmica e resistência mecânica, o que também contribui para uma maior estabilidade operacional das células eletrolíticas e, conseqüentemente, maior produtividade [2,3]. Carlos, Rod. Washington Luiz, km 235, C.P. 676, S. Carlos, SP 13565-905 tiba_em03@yahoo.com.br, vicpando@power.ufscar.br Resumo A tendência por unidades de produção mais sustentáveis vem obrigando a indústria de alumínio a adotar estratégias para reduzir o consumo de energia e minimizar a geração de resíduos. Procedimentos nesta direção têm sido implementados em fornos de cozimento de anodo, onde alguns aprimoramentos têm permitido a redução no consumo de energia. Entretanto, sabe-se que durante a etapa de queima do anodo, elevada quantidade de calor é ainda dissipada para o ambiente, aumentando os custos com energia. Desta forma, o presente trabalho tem por objetivo apresentar alternativas de redução do consumo de combustível do forno de cozimento de anodo considerando, para isto, o transporte de calor das câmaras de combustão desde as paredes refratárias até o bloco de carbono, passando pelo coque fluido. Os resultados aqui obtidos indicam que uma possível mudança da distribuição do tamanho de partículas do coque, bem como, a adição de uma manta isolante no topo do forno pode aperfeiçoar o desempenho do sistema quando o foco é sustentabilidade e otimização do processo. Palavras-chave: alumínio, refratário, anodo. De acordo com a literatura referente ao forno de anodo, verifica-se que, ao longo dos anos, vários esforços vêm sendo realizados com o objetivo de otimizar a qualidade do bloco, reduzir o custo de manutenção do equipamento, além de minimizar o elevado consumo de energia do mesmo [4,5]. Nesta direção, pode-se citar o desenvolvimento de programas destinados ao controle mais preciso do processo [6,7], a otimização do fluxo de calor nas paredes ou condutos refratários e o desenvolvimento de refratários de elevado desempenho [5,8,9]. No entanto, a queima do anodo ainda é considerada a etapa mais onerosa da produção do bloco devido aos elevados gastos com materiais refratários e, principalmente, com a quantidade de energia consumida pelo equipamento, tornando mais distante o plano para implantação de unidades sustentáveis [1]. O consumo de combustível pode ser considerado o principal parâmetro para verificar a eficiência do forno uma vez que esta variável está relacionada ao tipo de forno utilizado (aberto ou fechado), ...