Avaliação numérica e experimental da redução em forno de cuba utilizando pelotas convencionais e autorredutoras produzidas com biomassa de capim elefante (Pennisetum purpureum SCHMACH)

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Rocha, Elisa Pinto da
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Forno cuba; Simulação computacional; Redução direta; Pelotas autorredutoras; Engenharia Metalúrgica; Simulação de processos e fenômenos; Produção intelectual; Pelotização (Beneficiamento de minério); Simulação por computador; Shaft furnace; Computational simulation; Direct reduction; Self-reducing pellets
• Link de acesso: http://app.uff.br/riuff/handle/1/27128

Apesar dos avanços tecnológicos na indústria siderúrgica, a cobrança legislativa ambiental e a busca por tecnologias de menor custo e energia limpa vêm aumentando cada vez mais. O presente trabalho buscou solucionar problemáticas encontradas na área de redução de minério de ferro, tais como: a redução da demanda energética de fornos tipo cuba Midrex®; a escassez de finos adequados à sinterização; e, a escassez de carvão mineral adequados à produção de coque e cobrança criteriosa da legislação ambiental brasileira para aprimoramento de tratamentos adequado ao descarte de resíduos sólidos. O estudo foi realizado por meio da avaliação da cinética de aglomerados autorredutores comparativamente aos convencionais atualmente utilizados, adotando-se um sistema de equacionamento numérico com código próprio que foi implementado com os parâmetros cinéticos dos aglomerados obtidos experimentalmente adotando-se técnicas de termogravimetria. A redutibilidade de pelotas autorredutoras feitas por uma mistura de finos de pellet feed, poeira de conversor a oxigênio e biomassa de capim elefante/coque foi analisada por meio de ensaios termogravimétricos realizados isotermicamente em atmosferas inerte e com composição de gás de síntese. Resultados quantitativos da difração de raios-X permitiram acompanhar a evolução da redutibilidade dos aglomerados juntamente com a caracterização da estrutura analisadas em imagens adquiridas em MEV. Por meio dos ensaios termogravimétricos realizados em TGA-DSC, foi possível obter as constantes cinéticas das reações de redução ocorridas nos aglomerados ao longo do tempo, sendo a maior constante obtida a 1100ºC, durante a transformação FeO→Fe, para pelotas contendo biomassa. A substituição parcial da carga de alimentação de fornos Midrex® por 15% de pelotas autorredutoras contendo biomassa, aumentou a produtividade do forno em até 2,68 ton.m3.dia⁻¹ quando comparado ao forno comercialmente usado; bem como houve a redução de gás de síntese, já que o tempo de residência da carga decaiu consideravelmente, tornando-se interessante a aplicação deste aglomerado industrialmente.