Title

CONTRIBUIÇÃO À AUTO-REDUÇÃO CARBOTÉRMICA DE AGLOMERADOS CONTENDO ÓXIDOS DE MANGANÊS

CONTRIBUTION TO THE CARBOTHERMIC SELF-REDUCTION OF AGGLOMERATES CONTAINING MANGANESE OXIDES

Authorship

Benique, Ferry Belisario; D’Abreu, José Carlos; Kohler, Helio Marques; Filho, Raimundo Nonato Rodrigues

DOI

10.5151/2594-357x-12889

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Abstract

Primeiramente são apresentados os diagramas de predominância operacionais de fases do sistema Mn-C-O, considerando várias atividades para os reagentes e produtos. Em seguida, foram feitas experiências de redução no intervalo de temperatura 900°- 1300°C, usando briquetes auto-redutores contendo óxidos de manganês e carvão vegetal. A partir dos resultados experimentais de conversão foi concebido um modelo cinético para o processo de redução. Os experimentos realizados distinguiram dois estágios: um, com altas velocidades de reação, a até 10 minutos, e outro, caracterizado por uma diminuição da conversão, sugerindo a transformação do produto formado no primeiro estágio. A Energia de Ativação aparente (Ea) para a primeira etapa foi de 11,50 kJ/mol e o Fator de Freqüência (k0) 0,057 mHz. No segundo estágio, os valores de Ea e (k0) foram de 46,10 kJ/mol e 48,045 Hz, respectivamente. Os equacionamentos cinéticos propostos descreveram satisfatoriamente os dados experimentais.

 

Firstly, aiming to establish the thermodynamical conditions for the feasibility of the manganese oxide reduction, phase diagrams for the Mn-C-O system were drawn, considering differents activities for reagents and products. Further, experiments to investigate the reduction progress were done, encompassing temperatures from 900 to 1300°C and using composite briquettes containning manganese oxides and charcoal. From the results obtained, a kinetic reduction model involving two phenomenological stages was proposed. The first reduction stage, a very fast one, valid for short reaction times, up to 10 minutes, and a second one, characterized by a decrease of the fraction conversion, showing a further transformation of the product generated in the first reduction stage. For the first stage the apparent activation energy was Ea = 11.50 kJ/mol and the frequency factor ko = 57 μHz. As for the second stage these parameters were Ea = 46.50 kJ/mol and ko = 48 Hz. The kinetic equations for these two stages fitted well the experimental data, within sound statistical errors.

Keywords

Minério de manganês; Auto-redução; Cinética; Aglomerados auto-redutores.

Manganese ore; Self-reduction; Kinetics; Composite agglomerates.