ISSN 2594-357X
54º Seminário de Redução de Minérios e Matérias-Primas — Vol. 54 , num. 54 (2026)
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Resumo
Um modelo de balanço de massa e energia foi desenvolvido com o objetivo de calcular o consumo de minério de ferro, coque e gás de sopro necessários para produzir uma tonelada de ferro gusa. Como resultado, pode-se prever a massa de escória e a composição de gás de topo, além da quantidade de minério e coque. O modelo resolve um conjunto de equações algébricas lineares de balanço molar e entalpia através do método de Eliminação de Gauss. Paralelamente, foi desenvolvido um modelo termoquímico, baseado no FactFlow. para prever com maior precisão a composição do ferro gusa, da escória e dos gases de topo a partir das composições de exatas das fontes de ferro, coque e PCI. O modelo foi comparado com outros modelos e experimentos encontrados na literatura e apresentou ótima aderência. A partir desse desenvolvimento, tem-se em mãos uma ferramenta com ampla aplicabilidade na otimização e simulação virtual de processos de redução, com possibilidade de avaliar diferentes combustíveis e seus impactos na produtividade e nas emissões de gases do efeito estufa.
A mass and energy balance model was developed with the objective of calculating the consumption of iron ore, coke, and blast furnace gas required to produce one ton of hot metal. As a result, it is possible to predict the slag mass and the composition of the top gas, as well as the amount of ore and coke. The model solves a set of linear algebraic equations of molar and enthalpy balances using the Gaussian Elimination method. In parallel, a thermochemical model was developed, based on FactFlow, to more accurately predict the composition of hot metal, slag, and top gases from the exact compositions of iron sources, coke, and PCI. The model was compared with other models and experiments found in the literature and showed excellent agreement. From this development, a tool is now available with wide applicability in the optimization and virtual simulation of reduction processes, with the possibility of evaluating different fuels and their impacts on productivity and greenhouse gas emissions.
Palavras-chave
Balanço de massa e energia, Redução de minério de ferro, Alto-forno, Termodinâmica computacional
Mass and energy balance, Iron ore reduction, Blast-furnace, Computational Thermodynamic
Como citar
Trindade, Leonardo Barboza; Nadalon, José Ernesto de Azevedo; Kohmann, Tiago Moura.
Modelo matemático do alto-forno: Uma abordagem baseada em balanço de massa/energia e Termodinâmica (FactFlow),
p. 496-507.
In: 54º Seminário de Redução de Minérios e Matérias-Primas,
São Paulo, SP - Brasil,
2026.
ISSN: 2594-357X, DOI 10.5151/2594-357X-44134
