Estudo da influência da sinterização de minérios de ferro na redução por hidrogênio. - Telles, Victor Bridi (2014)
Este trabalho teve por objetivo estudar a redução por hidrogênio de sínteres produzidos com coque e carvão vegetal. Para isso, foram realizadas sinterizações utilizando 3 tipos de sinter feeds hematíticos. Os sinter feeds foram caracterizados através de análise granulométrica, análise química, difração de raios-X, microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. Os primeiros ensaios de sinterização visaram a produção de sínter de retorno para as sinterizações posteriores. Misturas adicionando o sinter feed resíduo do processo de pelotização de minérios (SFRP) foram sinterizadas para avaliar o efeito da adição deste subproduto no processo de sinterização. Um teste foi realizado para verificar o efeito da redução de finos presentes no sínter de retorno no processo de sinterização. Foram realizados 6 ensaios de sinterização substituindo o coque por carvão vegetal como combustível do processo. As substituições foram de 0%, 8%, 16%, 25%, 50% e 100%. As amostras com substituições de 0%, 50% e 100% foram reduzidas em termobalança, durante 6 horas, em temperatura de 1000°C, utilizando uma mistura de gases contendo Argônio 10% Hidrogênio. As amostras que apresentaram a melhor e a pior redutibilidade foram estudadas através de cálculos cinéticos, a fim de determinar os mecanismos de reação envolvidos durante a redução dos óxidos. A etapa de caracterização microscópica dos sínteres e reduzidos foi realizada de modo que tornou possível comparar a amostra de sínter antes e após o processo de redução. Os resultados mostraram que, para as misturas produzidas, o sínter fabricado com carvão vegetal diminuiu os índices de produção da sinterização e de resistência do sínter. Contudo, o sínter produzido utilizando somente carvão vegetal como combustível, apresentou maior redutibilidade. Os cálculos cinéticos indicaram, tanto para o sínter produzido com carvão vegetal quanto para o sínter produzido com coque, que o mecanismo controlador nos primeiros instantes (entre 50 e 55 minutos) é a reação química. No sínter produzido com carvão vegetal, o mecânismo muda para o controle misto. No sínter produzido com coque, o mecânismo muda para a difusão. Ensaios interrompendo o tempo de redução em 40min, 80min e 120min (40min + 40min + 40min), foram realizados com a amostra de sínter produzido com 8% de carvão vegetal. Nesta etapa, foi possível identificar os fenômenos de nucleação e crescimento da fase de ferro metálico sobre a estrutura do sínter.