Estudo da carburação de ferro esponja simultânea à reforma catalítica de metano para redução direta.

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Barbosa, Caio Cipriano
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Carburization; Catálise; Cinética; Direct reduction; DRI; Kinetics; Metalurgia extrativa ferrosa; Metano; Methane reforming; Pirometalurgia
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-12022021-122408/

O processo Energiron é uma tecnologia de produção de ferro esponja ou DRI (Direct Reduced Iron) no qual os gases redutores (CO e H2), responsáveis pela redução das pelotas de minério de ferro, são produzidos no mesmo reator onde ocorre a redução. A produção destes gases ocorre pela reforma de metano, utilizando a superfície do DRI recém-produzido como catalisador. Neste cenário, é possível que o ferro esponja seja carburado. É encontrada na literatura uma vasta gama de trabalhos que estudem a reforma de metano e também a carburação de ferro. Entretanto, não há trabalhos que tratem da reforma do metano e da carburação do DRI simultaneamente. Desta forma, o objetivo do presente trabalho é promover um estudo da carburação do ferro esponja simultânea à reforma do metano, com foco na análise cinética da carburação do DRI. Foi desenvolvida uma metodologia de estudo baseada em experimentos de carburação utilizando uma retorta metálica, na qual o DRI foi exposto a misturas gasosas com diferentes composições. Alteraram-se a temperatura e o tempo dos ensaios, além da relação CH4/H2O das misturas gasosas, com o intuito de avaliar os diversos níveis de carburação do DRI. Os resultados mostraram que os teores finais de carbono do DRI foram maiores conforme o incremento do tempo e da temperatura dos ensaios e do valor da relação CH4/H2O nas misturas gasosas. A conversão do metano através da reforma é maior com a temperatura e independe do tempo. A análise cinética dos resultados apontou que o controle da carburação em temperaturas entre 900 °C e 1000 °C se dá por reação química. O carbono incorporado ao ferro, quando superior ao limite de saturação, se precipita preferencialmente na forma de cementita.