Briquete autorredutor de concentrado de minério de ferro e coque de petróleo para maior eficiência de redução em alto-forno

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Gandra, Beatriz Fausta
• Orientador(a): Osorio, Eduardo
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Alto-forno; Materiais alternativos; Reaproveitamento de resíduos
• Palavras-chave em Inglês: Blast furnace; Self-reducing; Briquette; Petcoke; Sustainability
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/299725

A utilização de aglomerados autorredutores como carga complementar no alto-forno representa uma alternativa sustentável para reduzir o consumo de combustível e aumentar a produtividade na siderurgia. Diante da queda na qualidade das matériasprimas e da crescente demanda por maior eficiência energética, o uso da briquetagem vem sendo alavancado como possibilidade para aglomeração de minério de ferro. Neste contexto, esta Tese teve como objetivo avaliar o coque de petróleo (petcoke: PC) e o carvão mineral não coqueificável (non-coking coal: NCC) como potenciais agentes redutores em briquetes. Foram investigadas misturas com diferentes proporções de carbono (0 a 25% em massa de redutor), bem como a resistência mecânica e metalúrgica dos briquetes, o efeito da atmosfera de redução e o comportamento em amolecimento e fusão sob condições similares àquelas de operação dos altos-fornos. Inicialmente, análises termogravimétricas em regime não isotérmico com atmosferas inertes indicaram que a razão molar C:O de 0,75, correspondente em massa a 20% de NCC e 15% de PC, apresentou a maior fração reagida. A presença de PC favoreceu a formação de ferro metálico mesmo em menores proporções, evidenciando desempenho superior ao NCC. Com base nesses resultados, foram produzidos briquetes em planta piloto com teores de PC variando de 0 a 15%. Os ensaios mecânicos demonstraram que briquetes com até 10% de PC possuem resistência adequada para uso em altos-fornos de pequeno porte (volume interno menor que 1000 m3). Além disso, a adição de PC promoveu uma distribuição de poros favorável à redução e à difusão gasosa. Na etapa seguinte, avaliouse o efeito da atmosfera (inerte e redutora) sobre briquetes com 10% de PC. Ensaios interrompidos entre 600 e 900°C revelaram que a adição de PC ao briquete promove maior grau de metalização e distribuição uniforme dos óxidos reduzidos, sugerindo um modelo de redução distinto do núcleo não reagido, mesmo sem participação direta na reação. Por fim, observou-se que o aumento de PC nos briquetes propiciou redução na temperatura de amolecimento e aumento da espessura da zona coesiva. Contudo, foi evidenciado aumento da eficiência da redução indireta e consequente diminuição do consumo de carbono. Ensaios com carga mista (30% briquetes com 10% de PC e 70% sínter) apresentaram melhor permeabilidade ao gás e maior eficiência de redução na zona coesiva quando comparados ao sínter. Os resultados alcançados indicaram que a integração de briquetes autorredutores na carga ferrosa do alto-forno mostrou-se viável do ponto de vista metalúrgico, especialmente quando utilizados em combinação com sínter e produzidos próximos ao reator, com potencial para reduzir o consumo de coque e contribuir para a sustentabilidade do processo siderúrgico.