Title

CINÉTICA SIMULTANEA DA REDUÇÃO DE ÓXIDOS DE FERRO E PRECIPITAÇÃO DE CARBONO: PARTE 1

SIMULTANEOUS IRON OXIDE REDUCTION AND CARBON PRECIPITATION KINETICS: PART 1

Authorship

Jose Carlos D’Abreu; Helio Marques Kohler; Edelink Efrain Tinoco Falero; Mauricio Marcos Otaviano

Jose Carlos D’Abreu

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Helio Marques Kohler

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Edelink Efrain Tinoco Falero

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Mauricio Marcos Otaviano

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DOI

10.5151/2594-357X-25418

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Abstract

Os mais importantes processos de redução de minério de ferro em fornos de cuba convivem, com maior ou menor intensidade, o problema de precipitação de carbono no interior de seus reatores. Para melhor conhecer os efeitos dos parâmetros operacionais desses processos sobre as cinéticas simultâneas de redução das pelotas de minério de ferro e de precipitação de carbono, foi definido um programa cooperativo entre a Samarco e o Grupo de Siderurgia da PUC-Rio. O presente trabalho é a parte 1 deste programa, que analisou o comportamento de pelotas RD nas temperaturas de 500, 700 e 900 °C, vazões de 60 e 90 NL/min e pressões de 1,2 e 2,5 atm, quando reagiram com os gases de topo e sopro típicos das regiões superiores (Zona de Redução-ZR) dos fornos de produção de ferro esponja (DRI). O tratamento dos resultados obtidos nos testes programados pelo método estatístico fatorial, permitiu identificar as cinéticas concorrentes e propor um modelo global baseado no principio da superposição. Finalmente, utilizando as curvas “Grau de Reação Global-GR versus tempo”, mostrou correlações plenamente compatíveis com os dados experimentais levantados e plena viabilidade de aplicação a outros processos de produção de ferro primário.

Presently, the most important iron ore reduction processes in shaft furnaces, must deal, in greater or lesser degree, with carbon fines precipitation issues. To deepen the knowledge about the effects of the operational parameters of those processes on the simultaneous kinetics of the iron reduction and carbon precipitation a cooperative research program between PUC-Rio and Samarco was defined. The present work, labeled program’s phase one, analyzed the behavior of RD pellets in the temperatures of 500, 700 and 900?C, flowrates 60 and 90 NL/min, pressures of 1.2 and 2.5 atm under gas compositions simulating the real furnace mixtures existing in the reactor´s top and bustle blast, for the DRI production in the furnace’s upper region (Reduction zone – RZ).The experimental results obtained from tests conducted under a statistical factorial analysis, permitted the identification of the concurrent kinetics and the proposition of a global model, utilizing the superposition principle. Finally, based upon the “Global Degree of Reaction - GR versus time”,curves with a strong correlation with the experimental results were obtained, also showing full feasibility and applicability to other ironmaking processes.

Keywords

Cinéticas; Redução direta; Precipitação de carbono; Ferro primário

Kinetics; Direct reduction; Carbon precipitation; Primary iron