ISSN 2594-357X
54º Seminário de Redução de Minérios e Matérias-Primas — Vol. 54 , num. 54 (2026)
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Resumo
O alto-forno apresenta alta intensidade energética e elevadas emissões de CO2, o que torna a redução do consumo de carbono um desafio. Entre as estratégias disponíveis, destaca-se a otimização termodinâmica das condições de redução, visando operar o forno próximo ao consumo mínimo teórico. Nesse contexto, este trabalho desenvolve um modelo termodinâmico baseado no diagrama de Rist, capaz de quantificar a diferença entre a condição real e a ideal de mínimo consumo de combustível. O modelo calcula, do ponto de vista termodinâmico, as retas de mínimo carbono, que passam do limite energético para o químico com o aumento da redução indireta. O modelo foi aplicado ao Alto-Forno 3 da Usiminas, com base nos dados médios diários de um ano de operação. Realizou-se análise estatística, correlacionando variáveis de processo com as saídas do modelo. Os resultados indicaram que maiores rendimentos do gás e teores de manganês no gusa e no sínter contribuíram para a aproximação do consumo mínimo, o qual diminuiu com o aumento da produtividade do alto-forno, devido ao melhor aproveitamento gasoso nessa condição.
The blast furnace presents high energy intensity and elevated CO2 emissions, making carbon consumption reduction a challenge. Among the available strategies, thermodynamic optimization of reduction conditions stands out, aiming to operate the furnace close to the theoretical minimum fuel consumption. In this context, this work develops a thermodynamic model based on the Rist diagram, capable of quantifying the difference between real operating conditions and the ideal minimum fuel consumption state. The model calculates, from a thermodynamic perspective, the minimum carbon lines, which shift from the energy limit to the chemical limit as indirect reduction increases. The model was applied to Usiminas’ Blast Furnace 3 using daily average data from one year of operation. A statistical analysis was performed to correlate process variables with the model outputs. The results indicated that higher gas utilization and increased manganese contents in hot metal and sinter contributed to approaching the minimum consumption, which decreased with increasing blast furnace productivity due to improved gas utilization under these conditions.
Palavras-chave
Alto-forno, Carbono, Eficiência energética, Diagrama de Rist
Blast furnace, Carbon, Energy efficiency, Rist diagram
Como citar
Oliveira, Arthur Felipe Lino; Gandra, Beatriz Fausta; Silva, Tales Maciel da.
Modelo de mínimo consumo de carbono no alto-forno baseado no diagrama de Rist,
p. 13-23.
In: 54º Seminário de Redução de Minérios e Matérias-Primas,
São Paulo, SP - Brasil,
2026.
ISSN: 2594-357X, DOI 10.5151/2594-357X-43045
