Modelagem rigorosa e simulação da etapa de grelha móvel no processo de endurecimento de pelotas de minério de ferro.

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: CAVALCANTI, Camila Barata.
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Campina Grande; Brasil; Centro de Ciências e Tecnologia - CCT; PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA; UFCG
• Palavras-chave em Português: Modelagem matemátic; Grelha-móvel; Processo de endurecimento; Pelotas de minério de ferro; Qualidade da pelota; Grid Convergence Index (GCI); Mathematical modeling; Mobile grill; Hardening process; Iron ore pellets; Pellet quality; Engenharia Química.
• Link de acesso: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/40789

Este trabalho apresenta um modelo fenomenológico robusto para o sistema de Grelha Móvel, em uma planta de endurecimento de pelotas de minério de ferro em escala industrial. O processo consiste em um leito de pelotas em movimento constante, aquecido por correntes de ar perpendiculares. O objetivo é integrar em um único modelo os detalhamentos dos fenômenos químicos e físicos que ocorrem no sistema, incluindo a transferência de energia gás/pelota, um mecanismo de secagem com três etapas, resistência à compressão, e modelos cinéticos para a combustão do coke, oxidação da magnetita, e calcinação de carbonatos. Na etapa de desenvolvimento do modelo, foram avaliados dois tipos de balanço de energia utilizados na literatura. Realizou-se a análise de convergência de malha através do método Grid Convergence Index (GCI), que definiu a malha para o sistema. O modelo demonstrou aderência aos dados de processo, com um RMSE normalizado de 6,30%. As simulações permitiram avaliar a influência de parâmetros chave sobre o perfil de temperatura e da resistência à compressão da pelota ao longo do leito. Observando-se uma relação inversamente proporcional do perfil e qualidade para com a velocidade da grelha, diâmetro da pelota e altura do leito. A fração de vazios do leito produziu impactos pouco expressivos nas variáveis avaliadas. A variação da composição da pelota apresentou forte influência sobre o leito, com efeitos semelhantes entre a magnetita e o coke. Destacando-se a influência significativa do coke sobre a resistência à compressão, limitada pelo fenômeno de vitrificação em altas temperaturas. Este modelo possibilita a identificação e análise crítica de fenômenos de difícil detecção durante a operação convencional, e auxilia na definição de faixas operacionais para otimizar a qualidade do produto e a eficiência energética do processo.