Equipamento para Moldagem de Pó de Carvão

I. Quais matérias-primas são adequadas para a moldagem de pó de carvão?

As fontes de matérias-primas para a moldagem de pó de carvão são extremamente diversas. Praticamente qualquer material pulverizado que contenha carbono pode ser utilizado como matéria-prima.

Pó de carvão de biomassa (matéria-prima principal):

• Materiais carbonizados primários: Pó de carvão obtido a partir de resíduos agroflorestais, como casca de arroz, serragem, raspas de bambu, palha, casca de amendoim, casca de coco e bagaço de cana-de-açúcar, após carbonização em fornos de carbonização contínua.
• Materiais residuais reciclados: Pó de carvão obtido pela moagem de fragmentos de carvão abaixo do padrão, carvão residual e peças finais de produção de carvão. Também inclui pó de carvão ativado e pó de grafite descartados por fábricas.

Materiais minerais/baseados em carvão (materiais complementares):

• Pó de carvão: Pó produzido pela moagem de diversos carvões antracitos e betuminosos.
• Pó de coque/pó de linhita: Coque ou linhita em pó gerados nas indústrias metalúrgica e química.

Matérias-primas misturadas:

Pequenas quantidades de pó de carvão ou pó de coque podem ser misturadas com grandes volumes de pó de carvão de biomassa. Alternativamente, materiais fibrosos como talos de tabaco ou raspas de madeira podem ser adicionados para produzir “carvão sintético” com propriedades de combustão aprimoradas.

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II. Fluxo completo do processo (três etapas centrais)

Em comparação com a produção mecanizada tradicional de carvão, o processo de moldagem de pó de carvão apresenta um fluxo de trabalho mais curto e operação mais simples. Ele consiste principalmente em três etapas: pré-tratamento da matéria-prima, mistura e moldagem de alta pressão.

Etapa 1: Pré-tratamento da matéria-prima

• Objetivo: Garantir que o tamanho das partículas da matéria-prima atenda aos requisitos de moldagem e estabelecer uma base para a mistura uniforme.
• Processo:
  • Moagem/Peneiramento: Se as matérias-primas contiverem torrões (ex.: carvão quebrado, grandes partículas de coque), elas devem primeiro passar por um britador. Normalmente, o tamanho das partículas da matéria-prima deve ser inferior a 5 mm para garantir uma superfície lisa e densidade uniforme no produto moldado. Essa etapa pode ser omitida para pós finos inerentemente (ex.: pó de carvão, pó de carvão mineral).

Etapa 2: Mistura em moinho de rolos (processo crítico)

• Objetivo: Misturar completamente o pó de carvão com aglutinante e água para obter um material uniformemente misturado com boa plasticidade.
• Princípio: O pó de carvão é granular e não possui propriedades aglutinantes inerentes. Um aglutinante deve formar “pontes” entre as partículas, que desenvolvem resistência após secagem e cura.
• Processo:
  1. Alimente o pó de carvão pré-tratado no misturador de moinho de rolos.
  2. Adicione o aglutinante e a água de acordo com a proporção da fórmula. A seleção e a dosagem do aglutinante são parâmetros críticos do processo.
     • Referência de proporção de aglutinante: A adição ideal varia conforme o tipo de pó de carvão. Por exemplo:
       • Pó de carvão vegetal: 6% recomendado
       • Pó de carvão de bambu: 5% recomendado
       • Pó de carvão de casca de arroz: 4% é suficiente, devido ao alto teor de cinzas e estrutura porosa
  3. Misture completamente até obter uma consistência úmida, onde a mistura “se mantém unida quando espremida, mas se desfaz quando esfregada”.

Etapa 3: Moldagem de alta pressão (processo central)

• Objetivo: Sob imensa pressão mecânica, comprimir o material misturado no formato desejado dos produtos de carvão.
• Processo: Dependendo do formato do produto e das especificações de pressão, diferentes tipos de máquinas de moldagem são utilizadas nesta etapa.

1. Máquina de moldagem de pó de carvão (tipo extrusão por parafuso):
   • Formatos adequados: Principalmente varetas ocas/cheias (ex.: hexagonais, quadradas, circulares).
   • Processo: O material entra na máquina e é avançado à força por um parafuso helicoidal. Embora não dependa de altas temperaturas para plastificar a lignina, como nas máquinas de briquete tradicionais, o processo de extrusão gera calor que auxilia na amolecimento do material e permite a extrusão contínua de varetas através da matriz.
2. Máquina de moldagem hidráulica de pó de carvão (tipo prensa hidráulica):
   • Formatos adequados: Diversos formatos, incluindo oco hexagonal, cilíndrico cheio/oco, blocos quadrados, formato de flor de cerejeira, etc.
   • Processo: O material entra na cavidade do molde. Um cilindro hidráulico aciona o punção para formar o material sob pressão extremamente alta (compressão dupla superior-inferior). Esse método de formação intermitente produz um produto por ciclo. Caracteriza-se por alta pressão, produtos extremamente densos com superfícies lisas e excelente resistência a impactos e transporte.
3. Prensa de peletização de pó de carvão (tipo extrusão por dois rolos):
   • Formatos adequados: Principalmente vários formatos esféricos (redondo, oval, formato de ovo, formato de travesseiro) e blocos (formato de barra, formato de pão).
   • Processo: O material entra entre dois rolos contra-rotativos com ranhuras hemisféricas em suas superfícies através de um dispositivo de alimentação. Conforme os rolos giram, o material é progressivamente puxado e comprimido. Ele é formado em pellets no ponto onde as duas ranhuras convergem e depois ejetado.
4. Máquina de formação de prensa multifuncional (tipo puncionamento):
   • Formatos adequados: Principalmente semelhante a carvão de favo de mel, tijolos porosos e vários blocos irregulares.
   • Processo: Semelhante às máquinas de carvão de favo de mel tradicionais, o material dentro do cilindro do molde é prensado em forma por um punção e descarregado por uma correia transportadora.

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III. Formatos que podem ser moldados

Uma grande vantagem da tecnologia de moldagem de pó de carvão é a diversidade extremamente ampla de formatos de produtos alcançáveis simplesmente substituindo moldes de diferentes formatos (cilindros de formação, peles de rolo, cilindros de molde).

• Formato de barra: O formato mais comum, usado principalmente para churrasco e aquecimento. Inclui redondo cheio, quadrado oco, hexagonal oco e formato de flor de cerejeira.
• Formato esférico: Usado principalmente para churrasco, carvão para narguilé e aquecimento doméstico. Inclui esferas perfeitas, elipses, formato de ovo, formato de ovo de ganso e formato de travesseiro.
• Formato de bloco: Usado principalmente em caldeiras industriais, lareiras ou aplicações especializadas (ex.: artesanato, fundição). Inclui blocos quadrados, formato de disco, formato de leque, formato de pão e até tijolos porosos com vários furos, como o carvão de favo de mel.
• Formato de folha: Usado principalmente para carvão de narguilé, carvão de incenso, carvão para moxabustão, etc.

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IV. Resumo das características do processo

• Fluxo de processo curto, alta eficiência: Simplifica o processo tradicional de produção de carvão em cinco etapas (britagem, secagem, briquetagem, carbonização) em duas etapas principais — britagem e mistura — encurtando significativamente o ciclo de produção enquanto reduz custos de investimento e mão de obra.
• Alta adaptabilidade de matérias-primas, transformando resíduos em tesouro: Não só pode processar pó de carvão virgem, mas também reciclar eficazmente carvão residual, carvão quebrado da produção de carvão e vários pós contendo carbono industriais, alcançando 100% de utilização de recursos.
• Redução significativa do consumo de energia: Elimina a etapa de aquecimento de alta energia da briquetagem tradicional. Simultaneamente, o calor residual da carbonização contínua pode ser utilizado para secagem ou aquecimento, reduzindo substancialmente o consumo geral de eletricidade e diminuindo os custos em aproximadamente 70%.
• Qualidade do produto controlável e diversificada: Fórmulas e moldes podem ser ajustados com flexibilidade com base em diferentes aplicações (ex.: churrasco, aquecimento, uso industrial) e demandas do mercado. Isso permite a produção de produtos com variados formatos, densidades e características de combustão, aumentando o valor agregado do produto.
• Alta adaptabilidade de equipamentos: Vários tipos de máquinas — incluindo extrusão por parafuso, hidráulica, extrusão por dois rolos e puncionamento — acomodam diversos formatos de produtos e requisitos de capacidade de produção. Isso permite utilização multifuncional; por exemplo, máquinas de moldagem de pó de carvão podem ser ligeiramente modificadas para moldagem de pó de carvão mineral.

Através dessas etapas, o pó ou fragmentos de carvão descartados são transformados em diversos produtos de mercado limpos e eficientes: carvão para churrasco, carvão para aquecimento ou carvão industrial.