Modelagem e simulação de um forno rotativo utilizado para o endurecimento de pelotas de minério de ferro

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: CAVALCANTE, Juan Nicolas Andrade.
• Tipo de documento: Dissertação
• 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: Pelota; Perfil Térmico; Forno Rotativo; Modelagem; Pellet; Thermal Profile; Rotary Kiln; Modeling; Engenharia Química
• Link de acesso: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/36849

Pelotas de minério de ferro são processadas termicamente em fornos industriais, sendo esse processo fundamental para a obtenção da adequada resistência mecânica das mesmas. Todas as propriedades dos aglomerados são obtidas durante a etapa de queima, sendo decisiva para a qualidade do produto final. Na indústria atual, existem alguns sistemas utilizados no endurecimento de pelotas de minério de ferro por meio da queima. Dentre esses sistemas, o forno rotativo se destaca, uma vez que possui alta eficiência energética, e sua estrutura contribui para o reaproveitamento da energia térmica proveniente de etapas posteriores. Isso permite que a pelota alcance elevadas temperaturas, consumindo menos combustível em comparação a outros sistemas de mesmo propósito. Processos industriais de grande porte exigem cada vez mais o uso da tecnologia no auxílio do controle e na manutenção da qualidade do produto oferecido. É de extrema importância estudar e avaliar os impactos causados ao aplicar mudanças em um processo já em operação. Para isso, a modelagem e simulação de processos, através de modelos numéricos obtidos a partir de dados de plantas, tornam-se ferramentas adequadas. O presente trabalho apresenta um modelo numérico representativo de um forno rotativo utilizado por uma empresa siderúrgica, desenvolvido em linguagem Python. O objetivo principal do modelo é permitir, por meio de equações fenomenológicas, simular, prever e avaliar os perfis de temperatura dos principais componentes envolvidos no processo: a pelota e os gases de arraste para troca térmica, além de levar em consideração as paredes do forno e os combustíveis usados como fonte energética. Os resultados obtidos pelo modelo para os perfis térmicos foram comparados com os dados reais de temperatura da pelota na entrada e saída do forno, que foram obtidos da planta. Os resultados mostraram valores bastante aproximados, indicando que o modelo representa bem o processo, com um erro de desvio de aproximadamente 4%.