Title

CINÉTICA DE CARBURIZAÇÃO DO DRI EM FORNOS DE CUBA PARA REDUÇÃO DIRETA

KINETIC OF DRI CARBURIZATION IN DIRECT REDUCTION SHAFT FURNACES

Authorship

Benique, Ferry Belisario; D’Abreu, José Carlos; Otaviano, Mauricio Marcos; Kohler, Helio Marques

Benique, Ferry Belisario

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D’Abreu, José Carlos

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Otaviano, Mauricio Marcos

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Kohler, Helio Marques

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DOI

10.5151/2594-357X-20364

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Abstract

Nos últimos anos esforços vêm sendo empreendidos no sentido de aumentar o conteúdo de carbono no ferro-esponja, com o intuito de utilizá-lo como fonte energética e como agente redutor dos óxidos residuais na operação dos Fornos Elétricos a Arco – FEA. O presente trabalho, fruto de um projeto cooperativo da Samarco Mineração SA com o Grupo de Siderurgia da PUC-Rio, apresenta os resultados dos experimentos que simularam as condições operacionais das três zonas internas de um forno de cuba para Redução Direta: Zonas de Redução, Transição e Arrefecimento, visando equacionar cineticamente o processo de carburização. Para tanto, em cada uma delas foi concebido um conjunto de experiências estatisticamente planejadas. Os experimentos, envolvendo a redução das pelotas e a carburização do DRI, utilizaram similaridades geométricas e fluidodinâmicas de escala. Adicionalmente, um método de análise química dos carbonos grafítico e cementítico foi empregado com sucesso. Como resultado principal, o presente trabalho gerou a possibilidade de ser possível, em função do tipo de pelota RD e das condições operacionais especificas do reator, prever o teor de carbono do ferro esponja em cada zona do forno. Por fim, concluiu-se que os equacionamentos cinéticos propostos permitem descrever satisfatoriamente a carburização, tanto em operações simuladas em bancada, como em operação industrial.

In the last years technological efforts are being made to increase the carbon content in the sponge-iron (DRI), mainly aiming at its use as energy source and reducing agent for the residual oxides in the EAF operation. This work, result of a research cooperative program between SAMARCO and PUC-Rio University, presents the conclusions of laboratory scale tests. For these tests the shaft reactor was assumed to be divided in three zones: Reduction, Transition and Cooling. For each of these zones a set of experiments were designed in a way to permit kinetic measurements of the carburization. The experimental methodology, encompassing pellets reduction and carburization, employed gaseous mixtures similar to those present in the industrial processes obeying the scale fluid dynamic similarities. Additionally, a specific chemical analytical method was applied to distinguish between the graphitic and cementitic carbons. To conclude, the obtained kinetic equations permitted the description of the bench experiments, as well as industrial operations.

Keywords

Redução direta; Forno de cuba; Carburização do DRI.

Direct reduction; Shaft furnaces; DRI carburization.