Title

ESTIMATIVA DOS PARÂMETROS CINÉTICOS QUE INFLUENCIAM A TAXA DE REDUÇÃO DE ÓXIDOS DE FERRO DE PELOTAS

ESTIMATION OF KINETIC PARAMETERS THAT INFLUENCE ON PELLETS IRON OXIDES REDUCTION RATE

Authorship

DUTRA, EIDER; CASTRO, LUIZ; GUERR, SANDRA; NOGUEIRA, PAULO; PEREIRA, BRUNO

DUTRA, EIDER

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CASTRO, LUIZ

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GUERR, SANDRA

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NOGUEIRA, PAULO

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PEREIRA, BRUNO

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DOI

10.5151/2594-357X-42194

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Abstract

As pelotas são caracterizadas por suas propriedades físicas e metalúrgicas, entre as quais está a redutibilidade. Esta está relacionada à velocidade com que as pelotas se reduzem e impacta o consumo de combustível dos altos-fornos. O modelo mais aceito para descrever a redução das pelotas é o topoquímico. Segundo este, a redução ocorre da camada externa da pelota até o seu núcleo, formando camadas de diferentes óxidos de ferro. A velocidade de redução depende das propriedades do produto e está relacionada à constante cinética (k) e ao coeficiente de difusão (D). A metodologia proposta neste estudo combina simulação física e numérica para estimar k e D para diferentes pelotas em três temperaturas: 973K, 1073K e 1173K (900°C) sob redução por CO2 e H2. Foram determinadas equações de Arrhenius para cada um dos parâmetros cinéticos. Os resultados mostraram que os parâmetros cinéticos aumentaram com a temperatura e pelotas com maior redutibilidade obtiveram valores mais altos para k e D. O efeito na constante cinética pode estar relacionado aos seus compostos de ferrita de alta redutibilidade e/ou a um efeito catalisador do MgO na redução do óxido de ferro. A melhoria no coeficiente de difusão ocorreu devido à distribuição mais homogênea dos poros.

PELLETS ARE CHARACTERIZED BY THEIR PHYSICAL AND METALLURGICAL PROPERTIES AMONG WHICH IS REDUCIBILITY. THIS PROPERTY IS RELATED TO THE VELOCITY THAT PELLETS REDUCE AND IMPACT DIRECTLY ON FUEL CONSUMPTION OF BLAST FURNACES. THE KINETIC MODEL WHICH IS MORE ACCEPTED TO DESCRIBE PELLET REDUCTION IS THE TOPOCHEMICAL ONE. ACCORDING TO THIS, REDUCTION HAPPENS FROM THE OUTER LAYER OF THE PELLET TO ITS CORE, AND LAYERS OF DIFFERENT IRON OXIDES ARE FORMED. THE VELOCITY DEPENDS ON EACH PRODUCT PROPERTIES AND IS RELATED TO KINETIC CONSTANT (K) AND DIFFUSION COEFFICIENT (D). THE METHODOLOGY USED IN THIS STUDY COMBINED PHYSICAL AND NUMERICAL SIMULATION, TO ESTIMATE K AND D FOR PELLETS AT THREE TEMPERATURES: 973, 1073 AND 1173K UNDER REDUCTION BY CARBON MONOXIDE AND HYDROGEN. FROM THE RESULTS WERE FOUND ARRHENIUS EQUATION FOR EACH ONE OF THE KINETIC PARAMETERS. THE RESULTS SHOWED THAT KINETIC PARAMETERS INCREASED WITH THE TEMPERATURE AND PELLETS WITH HIGHER REDUCIBILITY OBTAINED HIGHER VALUES FOR K AND D. THE EFFECT ON KINETIC CONSTANT CAN BE RELATED TO ITS HIGH REDUCIBILITY FERRITE COMPOUNDS OR MAYBE A CATALYST EFFECT OF MGO ON IRON OXIDE REDUCTION. THE IMPROVEMENT ON DIFFUSION COEFFICIENT HAPPENED DUE TO THE MORE HOMOGENEOUS DISTRIBUTION OF PORES.

Keywords

Pelotas, Constante cinética, Redutibilidade, Simulação numérica.

Pellet, Kinetic constant, Reducibility, Numerical Simulation