Title

MODELAGEM DA REDE DE POROS DE AGLOMERADOS DE MINÉRIO DE FERRO: DESENVOLVIMENTO DE UMA METODOLOGIA BASEADA EM MICROTOMOGRAFIA DE RAIOS-X

PORE NETWORK MODELING OF IRON ORE AGGLOMERATES: DEVELOPMENT OF A METHODOLOGY BASED ON X-RAY MICROTOMOGRAPHY

Authorship

LIMA, IGOR NOGUEIRA; MAURICIO, MARCOS HENRIQUE DE PINHO; FERREIRA, BERNARDO AMARAL PASCARELLI; DOMINGUES, ALEI LEITE ALCANTARA; RESENDE, VALDIRENE GONZAGA DE; PACIORNIK, SIDNEI

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MAURICIO, MARCOS HENRIQUE DE PINHO

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FERREIRA, BERNARDO AMARAL PASCARELLI

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DOMINGUES, ALEI LEITE ALCANTARA

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RESENDE, VALDIRENE GONZAGA DE

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PACIORNIK, SIDNEI

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DOI

10.5151/2594-357X-42700

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Abstract

A porosidade dos aglomerados de minério de ferro é uma característica crucial que afeta seu desempenho nos processos siderúrgicos, pois permite o fluxo de gases sem comprometer a integridade do material. No entanto, há poucos estudos sobre a relação entre propriedades de fluxo, permeabilidade absoluta e a estrutura porosa, especialmente em aglomerados a frios. Este trabalho apresenta uma metodologia para caracterizar aglomerados de minério de ferro por meio da identificação da estrutura da rede de poros utilizando microtomografia de raios X (MicroCT) e modelagem da rede de poros (PNM). A metodologia foi aplicada a pelotas e aglomerados a frios, avaliando a influência da microestrutura na variação da porosidade e permeabilidade. A MicroCT proporcionou visualização 3D da microestrutura, permitindo a discriminação dos espaços porosos. A PNM simulou a permeabilidade absoluta, correlacionando-a com porosidade, conectividade e diâmetros dos poros. As imagens foram obtidas com voxel de 2 μm, revelando porosidade em torno de 20% e permeabilidade entre 0,03 e 2,4 mD. A metodologia desenvolvida possibilita explorar a relação entre porosidade, permeabilidade e reducibilidade dos aglomerados, oferecendo base para otimizar parâmetros do processo e melhorar a eficiência da produção de aço.

THE POROSITY OF IRON ORE AGGLOMERATES IS A CRUCIAL CHARACTERISTIC THAT AFFECTS THEIR PERFORMANCE IN STEELMAKING PROCESSES, AS IT ALLOWS GAS FLOW WITHOUT COMPROMISING THE MATERIAL'S INTEGRITY. HOWEVER, THERE IS LIMITED RESEARCH ON THE RELATIONSHIP BETWEEN FLOW PROPERTIES, ABSOLUTE PERMEABILITY, AND POROUS STRUCTURE, ESPECIALLY IN COLD AGGLOMERATES. THIS WORK PRESENTS A METHODOLOGY TO CHARACTERIZE IRON ORE AGGLOMERATES BY IDENTIFYING THEIR PORE NETWORK STRUCTURE USING X-RAY MICROTOMOGRAPHY (MICROCT) AND PORE NETWORK MODELING (PNM). THE METHODOLOGY WAS APPLIED TO PELLETS AND COLD AGGLOMERATES, EVALUATING THE INFLUENCE OF MICROSTRUCTURE ON POROSITY AND PERMEABILITY VARIATION. MICROCT PROVIDED 3D VISUALIZATION OF THE MICROSTRUCTURE, ENABLING PORE SPACE DISCRIMINATION. PNM SIMULATED ABSOLUTE PERMEABILITY, CORRELATING IT WITH POROSITY, CONNECTIVITY, AND PORE DIAMETERS. IMAGES WERE ACQUIRED WITH A 2 μM VOXEL SIZE, REVEALING POROSITY AROUND 20% AND PERMEABILITY RANGING FROM 0.03 TO 2.4 MD. THE DEVELOPED METHODOLOGY ENABLES EXPLORATION OF THE RELATIONSHIP BETWEEN POROSITY, PERMEABILITY, AND REDUCIBILITY OF AGGLOMERATES, PROVIDING A BASIS TO OPTIMIZE PROCESS PARAMETERS AND IMPROVE STEEL PRODUCTION EFFICIENCY.

Keywords

Aglomerados a frio, Permeabilidade absoluta, Conectividade porosa, Caracterização 3D