[pt] O presente trabalho, aborda o estudo fenomenológico da metalização de briquetes auto-redutores durante a reação de redução na faixa de temperatura de 1000 à 1350 graus Celsius, variando o tipo de atmosfera gasosa e o tempo de redução. Com base nos resultados obtidos, uma descrição das morfologias do ferro presentes na faixa de temperatura estudada são apresentadas. Para tanto foram utilizados: estereoscópios, microscópios óticos e eletrônico. As principais morfologias da fase metálica reduzida foram: a presença de glóbulos de ferro no interior do aglomerado e uma camada contínua de ferro metálico na superfície, entre 1200 - 1350 graus Celsius, sugerindo uma carbonetação mais intensa no interior, com a conseqüente fusão da fase metálica. Crescimento de whiskers de ferro, também foram observados nas temperaturas mais baixas (1000 - 1100 graus Celsius). Na revisão bibliográfica foram feitos comentários sobre as tecnologias atuais e emergentes de produção de ferro primário e aço, e evidenciada a importância do estudo morfológico no esclarecimento do complexo mecanismo da cinética de redução de misturas de minério de ferro e carbono. Uma abordagem termodinâmica e cinética destes estudos também foi apresentada. / [en] This work describes the morphological study of the metallization process of self-reducing briquettes containing fines of iron ore and coal. The reduction of briquettes was effected in a temperature range of 1.000 to 1.350 Degrees Celsius varying reduction process duration and the gas atmosphere with nitrogen, carbon monoxide and carbon dioxide. The different phases of the morphology of the metallic iron were measured by the use of stereoscopic devices as well as optical and scanning electron microscopes. The main morphology occurred in a temperature range of 1.200 to 1.350 Degrees Celsius generating iron globules in the center of the briquettes and a continuous metallic layer on the surface. The presence of a dendritic structure and the high carbon content of the iron globules indicate that the highest intensity of carburization occurred in the core regions of the briquettes followed by the melting phase of the iron. The whisker growth of iron was observed in the lower temperature range of 1.000 to 1.100 Degrees Celsius. The bibliographic section makes references to the actual status and new developments in the research of processes based on composite iron ore agglomerates. It is common understanding that the iron morphology plays a key role in the kinetic mechanisms of reducing iron oxide and carbon mixtures.

[pt] As opções de geração de energia no Brasil de forma sustentável estão fortemente relacionadas às fontes de energia alternativa, em especial a biomassa. Neste estudo é analisada a viabilidade econômico-financeira de um projeto de recolhimento da palha da cana de açúcar em uma usina no Brasil que tem a flexibilidade de expandir a venda de energia, ao investir na utilização da palha como insumo na cogeração. O preço da energia elétrica é modelado como um processo geométrico de reversão à média e é aplicada a teoria de opções reais para determinar o valor das flexibilidades gerenciais. Uma vez que a decisão de recolhimento da palha é tomada, a empresa tem a opção de investir na produção de briquetes, e a partir daí, realizar o switch entre o fluxo de caixa da energia e o fluxo de caixa de briquetes. O modelo é então resolvido utilizando uma árvore binomial recombinante não censurada de reversão à média. Os resultados indicam que a flexibilidade de escolher entre a venda de energia e a venda de briquetes agrega 9,7 milhões de reais, ou 38 por cento ao valor do projeto determinístico de 25,6 milhões de reais, o que é significativo, considerando que a cogeração não é a atividade principal da usina de cana. Assim, o recolhimento da palha da cana pode ainda incentivar projetos de retrofit em usinas que de outra forma poderiam não se mostrar viáveis. / [en] Options for sustainable power generation at competitive prices in Brazil are strongly related to alternative energy sources, in particular, sugar cane biomass. In this study we analyze a cane trash recovery project for a sugarcane mill in Brazil that has the option to expand sales of surplus bioelectricity by introducing the sugarcane trash as feedstock for cogeneration. We model electricity prices as a geometric mean reverting process, and apply the real options approach to determine the value of this managerial flexibility. Once the decision to recover the cane trash has been made, the firm has the option to invest in briquetting production, that will allow it to switch between energy and briquette sales depending on the relative prices of energy and briquettes. The model is then solved using a non censored binomial mean reverting lattice. The results indicate that the flexibility to choose between energy and briquette production adds 9.7 million of reais in value, or 38 per cent to the project value of 25.6 million of reais, which is significant, considering cogeneration is not the core business of the sugarcane mill. This indicates that recovery of cane trash, which is currently wasted in the field, may represent a significant source of value for further development of bioelectricity cogeneration or briquetting production, when retrofitting older sugarcane mills.

[pt] O presente trabalho, apresenta uma análise do impacto das variáveis, temperatura, tipo de atmosfera e composição dos materiais ferrosos e carbonosos, sobre a cinética da auto- redução, em dois tipos de briquetes auto-redutores, na faixa de temperatura de 1000 à 1300 graus Celsius. É apresentado um breve histórico da ciência de redução dos óxidos de ferro, além das características relevantes dos principais processos de auto-redução e uma análise dos principais trabalhos correlatos disponíveis na literatura, procurando evidenciar os aspectos termodinâmicos e cinéticos destes estudos. São discutidos detalhes do aparato disponível, o procedimento experimental, a caracterização das amostras, e os resultados obtidos. A partir da análise dos resultados, foi determinando a energia de ativação aparente (E0) igual à 177,10 kJ/mol e o fator de freqüência pré-exponencial da equação de Arrehnius (Constante da taxa 0) igual à 0,97x10-3 s-1. Foi observado que aumentos na temperatura de teste, diminuição na vazão de N2 e uso de atmosfera de CO, melhoraram significativamente a cinética de redução dos briquetes auto- redutores, aumentando os graus de conversão obtidos. Os resultados confirmaram que a reação de Boudouard se apresenta como a etapa controladora do processo até 1200 graus Celsius C, quando o controle passa a ser misto, sofrendo também a influência da reação química de redução dos óxidos de ferro. A importância destes resultados e observações experimentais para o desenvolvimento e projeto dos processos emergentes de auto-redução são destacados. / [en] The present work, analyzes the impact of the key variables, temperature, reduction atmosphere and composition of the ferrous and carbonaceous materials, on the kinetics of self- reducing briquettes, for two types of samples, over the temperature range 1000 - 1300 Celsius Degree. A brief history of the ironmaking science is presented, covering the most relevant features of the main self-reduction processes and a survey of the main published researches on the same subject relating to thermodynamic and kinetic aspects. The experimental procedure, details of the apparatus used, the experimental parameters, characterization of the samples and the results are described. Based on the results obtained, the kinetic parameters were evaluated determining the apparent activation energy (E0) as 177,10 kJ/mol and the pre-exponential frequency factor of the Arrehnius equation (ê0) as 0,97x10-3 s-1. It is observed that, increasing the temperature, decreasing the inert gas flow (N2) and using CO atmosphere, improves significantly the kinetics of reduction of self-reducing briquettes, raising the rate of iron oxide reduction. The results confirm that the Boudouard reaction is the rate limiting step of the overall reaction, up to 1200 Celsius Degree, when a mixed control starts, where the influence of the iron oxides reduction shall be also considered. The significance of this experimental results and observations to the design and the development of an innovative self-reduction smelting process are highlighted.