Title

ANÁLISE DO TEMPO DE RESIDÊNCIA NECESSÁRIO PARA O AQUECIMENTO, REDUÇÃO E FUSÃO DE PARTÍCULAS DE RESÍDUO FINO NO REATOR VERTICAL PROPOSTO PELA PANMOL

ANALYSIS OF THE RESIDENCE TIME IN THE VERTICAL REACTOR PROPOSED BY PANMOL IN ORDER TO HEAT, TO REDUCE AND TO SMELT SMALL PARTICLES OF RESIDUAL

Authorship

Junior, Esly Ferreira da Costa; Godoy, Evandro Fior; Costa, Andréa Oliveira Souza da

Junior, Esly Ferreira da Costa

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Godoy, Evandro Fior

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Costa, Andréa Oliveira Souza da

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DOI

10.5151/2594-5327-0270

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Abstract

A empresa Panmol propõe um equipamento para redução de diversos tipos de resíduos finos do processo siderúrgico. Parte deste equipamento consiste num reator vertical onde se deseja que ocorra, além da queima do combustível e geração da atmosfera redutora, o aquecimento, a redução e a fusão das partículas de resíduo. No presente trabalho, analisa-se se o tempo de residência neste reator é suficiente para que estas etapas sejam concluídas. Para a desejada análise, o problema de condução de calor na partícula é adimensionalizado e resolvido analiticamente. As considerações adotadas são: as partículas de resíduo não se aglomeram no reator; o tempo de residência destas é igual ao da mistura gasosa; a etapa limitante do processo é a condução de calor na partícula, sendo a resistência à transferência de massa desprezível; a temperatura da superfície da partícula é praticamente igual à da mistura gasosa, pois na temperatura de operação a radiação térmica é o principal mecanismo de transmissão de calor fluido-partícula. Na simulação do problema, foi utilizada a situação mais adversa. Esta consiste na partícula de óxido com o maior diâmetro e com o menor valor apresentado para a condutibilidade térmica do material na faixa de temperatura estudada. Foi utilizado um pseudo-valor para o calor sensível que engloba a energia necessária para o aquecimento, redução e fusão de cada material em questão. Os perfis adimensionais de temperatura no interior da partícula indicam que o tempo de residência no reator é suficiente para a redução e fusão dos principais óxidos em estudo.

Panmol Company proposes equipment for the reduction of several types of fine metallurgic residues. A part of this equipment consists in a vertical reactor where must happen, besides the fuel combustion and reductional atmosphere formation, the heating, reduction and fusion of the residual particles. In the present work, it is analyzed if the residence time in this reactor is enough to accomplish these particle transformations. For this, the problem of heat conduction in the particle is normalized and analytically solved. The used considerations are: the residue particles do not agglomerate in the reactor; the residence time of these particles is the same of the gaseous mixture one; the most slow phenomenon in the process is the heat conduction in the particle, while the mass transference resistance is null; the particle surface temperature is practically equal to the gaseous mixture temperature (the thermal radiation is the main mechanism of fluid-particle heat transmission in the operation temperature). The most adverse condition is used in the simulation. This condition consists in the oxide particle with the largest diameter and with the smallest value of the thermal conductivity in the studied temperature range. A pseudo-value of the heat capacity is used. This value includes the necessary energy for the heating, reduction and fusion of each material. The normalized temperature profiles inside the particle indicate that the residence time in the reactor is enough for the reduction and fusion of the studied oxides.

Keywords

Redução; Simulação dinâmica; Condução de calor e solução analítica.

Reduction; Dynamic simulation; Conduction of heat and analytic solution.