RELATORIO EXPERIMENTO CARVÃO 01

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Relatório de Química Aplicada: 
 Análise Imediata de Carvão Mineral 
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UNIVERSIDADE PAULISTA 
2015 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E 
TECNOLÓGICAS ENGENHARIA DE PRODUÇÃO 
MECÂNICA 
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INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS (ICET) 
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO MECÂNICA 
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Relatório exigido pela Professora 
Dra. Clarice para nota parcial de 
Química Aplicada. 
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Nome
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R.A.
 Solange Dutra dos Santos T165CJ3
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SUMÁRIO 
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1. INTRODUÇÃO …………………………………………………………………… 6 
2. OBJETIVOS ………………………………………………………………………….7 
3. DESENVOLVIMENTO TEÓRICO ………………………..……………………… 8 
4. MATERIAIS, EQUIPAMENTOS E ILUSTRAÇÕES DO EXPERIMENTO…….. 
4.1.Materiais e Equipamentos …………………………………….. ………… 9 
5. ANÁLISE IMEDIATA DE CARVÃO EXPERIMENTO …………………………….10 
 5.1. Procedimento ………………………………………………………………10 
 5.2. Ilustrações da Análise Laboratorial do Carvão ……………………10,11e 12 
6. RESULTADOS E ANÁLISES………………………………………………………. 
6.1.Dados fornecidos pós análise………………………………………………… 13 
6.1.1.Determinação da Umidade de Equilíbrio (U).………………………… 13 
6.1.2.Determinação de Matéria Volátil (MV)…………………………………. 14 
6.1.3.Determinação da Cinza (C)…………………………………………….. 15 
6.1.4.Determinação do Carbono Fixo (CF)………………………………….. 16 
7. CONCLUSÃO……………………………………………………………………….. 17 
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ……………………………………………. 18 
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LISTAS DE FIGURAS !! !!!
Figura 01 - Carvão moído 11 .............................................................................................
Figura 02 –Peneira malha 60 mesh 12 ..............................................................................
Figura 03 - Carvão moído na peneira 12 ...........................................................................
Figura 04 - Cadinho de porcelana com tampa …..12 .......................................................
Figura 05 - Realização da pesagem na Balança de precisão de 0,01 g 12 ......................
Figura 06 - Espátula 12 .....................................................................................................
Figura 07 - (a) Queima de material volátil (b) De amarela para azul e Tº C 13 ................
Figura 08 - Pinça pegador para auxílio no transporte até o Dessecador 13 .....................
Figura 09 - (a) Forno Mulfa e (b) Dessecador 13 ..............................................................!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
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LISTAS DE TABELAS !!!!
Tabela 01 - Dados para Cálculos (Massa após a combustão do material volátil) …14 
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 1. INTRODUÇÃO 
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 A matéria mineral presente no carvão é um importante parâmetro na 
caracterização desse fóssil por influenciar significativamente seu uso. Nesse 
trabalho diferentes formas de tratamento térmico foram aplicadas com o objetivo de 
determinar a mais eficiente do ponto de vista em resultar um teor de matéria mineral 
real no carvão. No Brasil as maiores reservas de carvão mineral situam-se nos 
estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Paraná. 
 O setor siderúrgico consome 85% desse insumo onde é utilizado com a 
função de termorredutor, sendo parte da produção processada em fornos 
rudimentares, sem controle da temperatura de carbonização que, aliada às usas 
propriedades intrínsecas resultam em um produto com propriedades indesejadas 
que o impede de ser aplicado na siderurgia para produção de ferro gusa, por 
exemplo. 
 Importante observar que a matéria mineral tem diferentes classificações, 
conforme região que for extraído. Isto posto, a análise imediata de Carvão para 
controle de suas propriedades imediata se torna fundamental qualificando o carvão 
vegetal a ser empregado. 
O carvão é composto por carbono, hidrogênio, oxigênio, enxofre e cinzas e 
pode ser classificado de acordo com a sua concentração de carbono, quanto mais 
carbono maior o nível de pureza e potencial energético. A análise realizada para 
mensurar a quantidade de seus componentes é conhecida como Analise Imediata de 
Carvão, através desta é possível determinar os teores de umidade, material volátil, 
cinzas e carbono fixo. 
Os resultados apresentados neste relatório foram desenvolvidos de acordo 
com os parâmetros estabelecidos na NBR 8112 de outubro de 1986. 
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2. OBJETIVOS 
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O experimento tem como objetivo avaliar, observar e relatar o método pelo 
qual deve ser realizada a determinação da composição imediata do carvão mineral 
os seguintes características: 
• Umidade, Matéria Volátil Cinza e Carbono Fixo; 
• Classificar o carvão mineral de acordo com a quantidade de carbono 
existente; 
• Gerar resultados através dos dados fornecidos; 
• Entender como a análise é realizada laboratorialmente através do 
experimento. 
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3. DESENVOLVIMENTO TEÓRICO 
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 O minério - carvão mineral é uma rocha sedimentar de origem fóssil gerado a 
partir da sedimentação de resíduos orgânicos, como troncos, raízes, folhas e galhos 
de árvores, essas partes vegetais após morrerem são encobertas. Com o tempo e a 
associado a pressão que se acumulam no material ocasiona a formação de uma 
massa negra e homogênea, as jazidas de carvão. Essas jazidas são encontradas no 
subsolo terrestre, no Brasil, principalmente na região Sul. 
A análise imediata do carvão é comumente empregada para fornecer a 
qualidade dessa biomassa para fins energéticos, para isso é necessário determinar 
os teores de umidade, de material volátil, de cinzas e de carbono fixo. 
• Umidade: quantidade de vapor de água na atmosfera; 
• Material Volátil: substância que tem tendência a vaporizar a determinada 
condição; 
• Cinzas: pó ou resíduo proveniente da combustão completa de certas substâncias; 
• Carbono Fixo: resíduo combustível deixado após a liberação da matéria volátil e 
das cinzas, composto principalmente de carbono. 
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 O carvão esta classificado da seguinte maneira: 
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• Carvão Turfa: aproximadamente 50% de carbono; 
• Carvão Linhito: aproximadamente 70% de carbono; 
• Carvão Hulha: aproximadamente 85% de carbono; 
• Carvão Antracito: aproximadamente 90% de carbono. 
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 4. MATERIAIS, EQUIPAMENTOS E ILUSTRAÇÕES DO EXPERIMENTO 
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4.1 Materiais e Equipamentos: 
• Local do experimento: laboratório 4 da Universidade Paulista - Campus Marques. 
• Tipo de Amostra: UMIDADE (U) - Neste método, a amostra de carvão mineral é 
moída, classificada por peneira malha 60 mesh* e a umidade é classificada em 
uma estufa a 105 ºC e medindo-se a perda de massa. 
• cadinho com tampa para completa vedação; 
• tripé; 
• bico de Bunsen; 
• peneira 60 mesh; 
• estufa; 
• balança de precisão; 
• espátula; 
• pegador; 
• gás butano para coqueifação da amostra; 
• forno mufla; 
• dessecador. 
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 5. ANÁLISE IMEDIATA DE CARVÃO EXPERIMENTO 
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5.1. Procedimento: 
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• Inicialmente é colocado o cadinho sem tampa na balança de precisão, aferimos a 
massa dele; 
• Anotado os dados da massa do cadinho, volta-se com o mesmo a balança e 
coloca-se aproximadamente 2 g (duas) de carvão moído; 
• Retira o cadinho com a massa da amostra de carvão moído, 
• O cadinho contendo o carvão deve ter uma tampa que o vede perfeitamente. 
• O aquecimento deve ser feito em bico de Bunsen e durante a operação o cadinho 
deve estar envolto pela chama do bico, a uma temperatura aproximada de 950°C 
• O aquecimento deve ser feito de forma branda durante 1 minuto. Em seguida, 
aumenta-se a chama até envolver o cadinho; 
• Durante a combustão deve-se observar a chama amarela,entre a tampa e o 
cadinho, a chama fica azul o que indica a queima de material volátil; 
• Quando a chama amarela acabar significa que todo o material volátil foi 
consumido; 
• Retira-se a chama e transfere com auxílio de uma pinça, o cadinho para um 
dessecador (com cloreto de cálcio seco ou ácido sulfúrico concentrado) deixar 
esfriar e mensurar a massa final. 
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5.2. Ilustrações da Análise Laboratorial do Carvão: 
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Figura 01. Carvão moído 
Fonte: www.h20pro.com.br 
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Figura 02. Peneira malha 60 é aquela que tem 60 fios por polegada linear 
Fonte: www.pt.aliexpress.com 
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 Figura 03. Carvão moído na peneira 
 Fonte: www.pt.aliexpress.com 
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Figura 04. Cadinho de porcelana com tampa 
Fonte: www.precisaoabsoluta.com.br 
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! Figura 05 - Realização da pesagem na Balança de precisão mínima de 0,01g 
 Foto: Equipamento do laboratório UNIP - Marquês !
 
 
 Figura 06. Espátula 
 Fonte: www.slideplayer.com.br 
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! (a) !
Figura 07. (a) Queima do Material Volátil - chama amarela (b) De amarela para azul e TºC 
Fonte: Equipamento do laboratório UNIP - Marques Fonte: www.slideplayer.com.br 
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Figura 08. Pinça pegador para auxílio no transporte ao dessecador 
Fonte: www.slideplayer.com.br 
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Figura 09. Forno Mufla (a) e Dessecador (b) utilizados (Menezes, 2012) 
Fonte: Dissertacao_Marta_J_S_Menezes pg 43 de 45 
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6. RESULTADOS E ANÁLISES - CADINHO SEM IDENTIFICAÇÃO M=23,176: 
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6.1. Dados fornecidos pós análise 
Tabela 01 – Dados para Cálculos (*Massa após a combustão do material 
volátil) 
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Tabela 01 - Dados para Cálculos 
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6.1.1. Determinação de umidade de equilíbrio UMIDADE (U): 
Método de cálculo de umidade de equilíbrio 
Chamando-se de: 
m – massa de carvão (amostra) 
m1 – massa de cadinho + massa de carvão antes da retirada de umidade na estufa. 
m2 – massa de cadinho + massa de carvão depois de retirada a umidade. 
Dados Valores (g)
Massa Cadinho 21,54
Massa Carvão 2,004
M1= Massa Cadinho + Massa Carvão 23,544
M1 - M2 0,029
M3 - M4 0,175
*M3= Massa do Cadinho + Massa 
Carvão
23,176
M2= M1 - 0,029 23,515
M4= M3 - 0,175 23,001
%U = m1 -m2 x 100
m
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• Calculando a porcentagem de umidade é de aproximadamente:

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6.1.2. Determinação da Matéria Volátil (MV): 
a) Matéria volátil propriamente dita não inclui a umidade: 
• água derivada da decomposição química do carvão; 
• mistura de gases combustíveis; 
• alcatrão e 
• mistura de hidrocarbonetos. !
b) Matéria volátil total: inclui a umidade. 
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c) A porcentagem de matéria volátil é determinada a partir do carvão previamente 
seco pelo método da umidade. É fator de classificação do carvão. 
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Método de cálculo da porcentagem de matéria volátil (MVT) 
m2 – massa de cadinho + massa de carvão depois da retirada umidade na estufa.

m3 – massa de cadinho + massa de carvão depois de retirada da determinação de 
voláteis. Determinação de Matéria Volátil (MV): 
• Calculando a porcentagem de Matéria Volátil é de aproximadamente: 
%MV = 16,92% 
%U = 0,029 x 100
2,004
%U = 1,45%
%MV = m2 - m3 x 100
m
%MV = 23,515 - 23,176 x 100
2,004
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6.1.3. Determinação das Cinzas (Z): 
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 É o produto final residual mineral da queima total do carvão, material 
incombustível (é material inerte no carvão), onde o desejável teor de 7 a 12 % de 
Z = camada de proteção. 
 A porcentagem de cinzas é determinada a partir do carvão previamente 
calcinada pelo método dos voláteis; 
 • O teor de cinzas é determinado pela combustão do resíduo à 750° C, por seis 
horas na mufla. 
 • Terminada a incineração, retirar o material da mufla, e colocar num 
dessecador por 20 min. 
 • Após resfriado medir a massa com a mesma aproximação inicial, calcular o 
teor de cinzas pela seguinte expressão: 
m3 – massa de cadinho + massa de carvão depois de retirada da determinação de 
voláteis.
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M4 – massa de cadinho + massa de carvão depois de retirada da determinação de 
cinzas. 
6.1.3.Determinação da Cinza (C): 
• Calculando a porcentagem de cinzas é aproximadamente: 
% C = 8,73% 
NOTA: 
 • Para os carvões com menos de 15% de cinza é tolerada uma diferença de 
0,3% entre duas determinações. 
 • Para os carvões com 15% ou mais a tolerância é de 0,5% nas condições 
estabelecidas. 
* Esta etapa foi realizada com auxílio do operacional técnico da Instituição. 
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%C = m3 - m4 x 100
M
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6.1.4. Determinação do Carbono Fixo (CF): 
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 É o conjunto de substâncias combustíveis que não se desprendem quando o 
carvão é aquecido fora do contato do ar na determinação da matéria volátil. 
 A determinação do carbono fixo é feita por diferença. Calculadas as 
porcentagens de umidade, de matéria volátil (propriamente dita) e de cinza, a 
diferença entre 100 e a soma dessas três porcentagens dará a porcentagem do 
carbono fixo. 
Método de cálculo da porcentagem de carbono fixo: 
%CF = 100 (% U + % MVT + % Z) 
É um conceito hipotético. 
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% CF = 100 – ( % U + % MV pd + % Z ) Determinação do Carbono Fixo (CF): 
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• Calculando a porcentagem de Carbono Fixo é de aproximadamente:
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• %CF = 72,9 % 
A partir das informações fornecidas e coletadas no decorrer da análise sabe-se 
que o carvão mineral ensaiado trata-se do carvão mineral classificado como Linhito. 
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%CF = 100 - (%U + %MV + %C)
%CF = 100 - (1,45 + 16,92 + 8,73)
%CF = 72,9%
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7. CONCLUSÃO 
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A partir da Análise Imediata de Carvão foi possível determinar os teores de 
Umidade, Massa Volátil, Cinzas e Carbono Fixo. Essas propriedades em conjunto 
são as que determinam a qualidade do carvão. 
Um carvão de boa qualidade tem que possuir um teor de carbono o mais elevado 
possível para obtenção de maior aproveitamento durante a combustão. 
Na amostra analisada o carvão mineral possui 72,9% de Carbono Fixo 
significando que a diferença para atingir 100% diminuem a sua qualidade 
analisando-se as propriedades em conjunto. 
O carvão retirado do território brasileiro é considerado de má qualidade, pois 
possui índice baixo de poder calorífico e quantidade elevada de cinzas, por esse 
motivo não possui viabilidade para a geração de energia e matéria prima nas 
siderúrgicas. Com isso o Brasil importa cerca de 50% do carvão consumido. Por 
outro lado, o Brasil vem destacando-se na produção de biomassa e desperta o 
interesse internacional. Atualmente é o maior produtor mundial de carvão vegetal. 
A aplicação deste minério se encontra em sua maior parte na geração de energia 
elétrica através das usinas termoelétricas que utilizam o calor gerado a partir da 
combustão dos combustíveis fósseis. 
Isto posto, a conclusão é que o carvão mineral possui diversas desvantagens 
como, por exemplo, ser um combustível não renovável, e emitir gases poluentes na 
atmosfera como dióxido de carbono (CO2), óxido de enxofre, poluentes radioativos e 
cinzas. 
E, como futuras engenheiras na produção mecânica deve-se planejar, engenhar 
e utilizar alternativas menos danosas ao meio ambiente preocupando-se com a 
segurança ocupacional e com vantagens energéticas mais econômicas. 
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8. BIBLIOGRAFIA !
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INTERNET 
PDF: MENEZES, 2012 - Dissertação_Marta_J_S_Menezes pg 43 de 45 
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SITES PESQUISADOS AGOSTO E SETEMBRO 2015: 
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http://www.h20pro.com.br 
http://www.mundoeducacao.com/geografia/carvao-mineral-no-brasil.htm 
http:www.precisaoabsoluta.com.br 
http://www.furnas.com.br/hotsites/sistemafurnas/usina_term_funciona.asp 
http://www.slidesplayer.com.brhttp://www.carvaomineral.com.br/interna_conteudo.php?i_subarea=17&i_area=2 
http://www.suapesquisa.com/o_que_e/carvao_mineral.htm 
http://cepa.if.usp.br/energia/energia1999/Grupo1A/carvao.html www.pt.aliexpress.com !
YOU TUBE: 
Conhecendo a UFRGS - Laboratório de Análise de Carvão e de Rochas Geradoras de Petróleo 
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