Cinética da redução carbotérmica de cromita brasileira (concentrado Jacurici). - Beneduce Neto, Flávio (2002)
Ferro-cromo pode ser considerado um dos mais importantes insumos metalúrgicos devido ao seu uso na produção de aços inoxidáveis e aços ferramenta. Ferro-cromo alto carbono é normalmente produzido em forno elétrico de redução. A manipulação de minérios de cromo (cromita) sempre produz uma grande quantidade de finos que devem ser utilizados no processo de redução. Se tais finos são carregados diretamente no forno, eles prejudicam seu comportamento elétrico assim como a permeabilidade da carga. A prática da pré-redução desses finos em fornos rotativos pode melhorar o balanço de custos de todo o processo de redução pela troca de energia elétrica por um combustível de mais barato. Por outro lado, dependendo da formação geológica da mina, as cromitas podem ser muito diferentes entre si. Tais diferenças serão refletidas na sua composição química e no grau de alteração dos minérios. Conseqüentemente, o comportamento desses minérios durante a redução é também diferente de maneira que uma revisão da literatura pode dar informações limitadas sobre um minério específico. O presente trabalho determina o comportamento de uma cromita brasileira (concentrado Jacurici) quanto à redução carbotérmica através de análise termogravimétrica (com análise dos gases de redução por um espectrômetro de massa) e através de ensaios interrompidos. Os resultados das experiências em termobalança mostraram que o mecanismo de controle do processo ocorre em duas etapas, o primeiro deles controlado por reação química e um último controlado por difusão na camada de produto com energias de ativação aparentes de 271 kJ/mol e 365 kJ/mol, respectivamente. Esses valores são compatíveis com o controle pela reação de Boudouard e com o controle por difusão. ) As análises dos gases de redução mostraram relações pCO/pCO2 inferiores àquelas previstas teoricamente pela reação de Boudouard no início da etapa isotérmica dos ensaios alcançando o valor teórico após um certo tempo de redução. Isto significa que o processo pode ser controlado por reação química no início da etapa, mas a seguir, não é controlado pela reação de Boudouard. Considerando um mecanismo de controle misto, as energias de ativação aparentes foram de 351 kJ/mol e 376 kJ/mol, respectivamente para o controle por reação química e difusão. Os resultados dos ensaios interrompidos mostraram que alterando a quantidade e o tamanho de partícula do redutor não altera a velocidade do processo. Conseqüentemente, o processo nessa condição não é controlado pela reação de Boudouard. A energia de ativação aparente considerando controle único por difusão foi de 342 kJ/mol. Considerando um mecanismo de controle misto, as energias de ativação aparentes foram de 310 kJ/mol e 317 kJ/mol, respectivamente para o controle por reação química e difusão. As análises metalográficas de amostras dos ensaios interrompidos confirmaram o mecanismo iônico proposto por Soykan. Adicionalmente, um padrão geométrico de precipitação de Fe metálico foi encontrado nos estágios iniciais de redução a altas temperaturas. Este fato sugere que há sítios preferenciais de precipitação, associados à orientação cristalográfica da cromita.