[pt] O presente trabalho apresenta uma análise da influência da temperatura, composição gasosa, vazão e pressão sobre a cinética da redução de dois tipos de pelotas de minério de ferro para redução direta, de baixo conteúdo de sílica, na faixa de temperatura de 500 a 900°C. Os valores adotados para cada parâmetro operacional procuraram reproduzir as condições reais da zona de redução de um processo industrial de redução direta, utilizando o forno de cuba, onde existe um perfil térmico longitudinal, além de gradientes de pressão e potencial redutor. A metodologia experimental envolveu um modelo estatístico fatorial de múltiplos níveis, ou seja, 3 níveis para a temperatura e 2 níveis para o poder redutor, a pressão e a vazão, com o intuito de avaliar os efeitos destas variáveis no processo de redução. A partir dos dados experimentais foi proposto um modelo semiempírico baseado no princípio da superposição e reação exponencial, que mostrou uma correlação de 99,2% para a pelota A e 98,5% para a pelota B. O coeficiente de saturação da redução (B), o parâmetro da escala temporal (t) e o tempo correspondente ao grau de reação global máximo (tG.R.máx), obtidos pelo modelo, foram plotados em função da temperatura, todos apresentando um erro global inferior a 10%. Mediante este formalismo se pode também prever que, na faixa de 500°C até 900°C, o coeficiente B e t se mostraram dependentes da temperatura e do potencial redutor da mistura gasosa. Verificou-se ainda a dependência de tG.R.máx com a pressão total. O estudo em questão é parte de um programa de doutorado em andamento e que envolve a PUC-RJ e a Samarco Mineração S/A. / [en] An analysis of the influence of the temperature, flow, pressure and gas composition on the kinetic of reduction for two types of lo w silica hematite pellets for direct reduction, over the temperature range 500°C to 900°C is presented. The values adopted for each variable tried to reproduce the real parameters of the reduction zone of the shaft furnaces where exists gradients of reducing potential, gradients of pressure and longitudinal thermal profile. The experimental methodology involved a factorial statistical model of multiple level, i.e. 3 levels for the temperature and 2 levels for the reducing potential, pressure and flow, with the aim to evaluate the effects of the variables on the reduction process. One semi-empiric model was developed from the experimental data. It was based on the superposition principle and exponential reaction. The model showed a correlation of 99.2% for the pellet A and 98.5% for the pellet B. The reduction saturation coefficient (B), time scale factor (t) and the time of the maximum reaction grade (tG.R.máx), all obtained through the model, were plotted versus temperature and they had presented an inferior global error to 10%. The coefficient B and t had depended of the temperature and reducing potential and allowed the prediction of its behavior over the temperature range 500°C to 900°C. Also, the analysis showed the tG.R.máx is dependent of total pressure. The investigation in question is part of a doctorate in progress at Catholic University in Rio de Janeiro/Brazil, counting on professionals from the academic area and experts from the iron ore agglomeration industry.

[pt] O presente trabalho apresenta uma análise do fenômeno de carburização na zona de redução de um forno de cuba tipo Midrex. É realizada uma análise dos principias trabalhos existentes na literatura, é apresentado o aparato experimental, a caracterização das amostras e os resultados obtidos. Os experimentos foram efetuados com o auxilio da ferramenta estatística denominada planejamento fatorial. O tempo dos experimentos foi variado, simulando a operação industrial, com a finalidade de obter o equacionamento cinético. A função obtida foi não linear, envolvendo uma função transcendental, a qual melhor se ajustou aos pontos experimentais. A partir destes resultados foi efetuado uma análise termodinâmica das reações de carburização mais provaveis da zona de redução e determinados os parâmetros cinéticos da carburização. Estes ultimos foram: fator temporal, Tau de 1,32 h, tempo de incubação de 0,30 h, para 500 ºC, e 0,80 h para 900 ºC; fator de carbono de saturação A para 500 ºC com vazão de 60 NL/min foi de 2,70 %, com 90 NL/min de 3,46%; para 900 ºC com 60 NL/min foi 0,10 % e para 90 NL/min de 0,16%. Finalmente, os calculos das velocidades iniciais do processo de carburização foram de 2,3 %C.h-1, para 500 ºC e 0,10 %C.h-1 a 900ºC, para uma fração carburante de 0,37. Os resultados mostraram que o conteúdo de carbono no ferro esponja, obtido nesta zona para as condições reais do processo, alcançou uma média de 0,043 %C, fato de relevante importância para os processos de redução direta em forno de cuba. / [en] In this work an analysis of the carburation phenomena in the reduction zone of the type Midrex Furnace is presented. A revue of the principal papers found on the subject`s literature is followed by the description of the laboratory apparatus, sample characterization, and finally, the obtained experimental results are presented. The experimental planning and screening for this work was defined by a factorial analysis. Further the residence times for all experiments were defined to simulate the actual furnace industrial operation. Also, the experiments aimed at the determination of the parameters belonging to mathematical transcendental formulae designed to simulate the furnace`s charge behavior. Based upon the results, a thermodynamical analysis was conducted obeying the operational conditions inside the furnace, this to determine all the viable carburation reactions. The analysis was followed by kinetic evaluations that produced the data for the carburation process exponential formula parameters determination, namely exponential time factor = 1,32 h; incubation time, 0,30 h at 500 oC and 0,80 h at 900 oC and carbon saturation factor A, ranging from 2,7 % for a gas flow rate of 60 NLmin-1, 3,6 % for a gas flow rate of 90 NLmin-1 to 500 oC and 0,10 % for a gas flow rate of 60 NLmin-1, 0,16 for a flow rate of 90 NLmin-1 to 900 oC. Besides, the initial carburation rates were determined for atmospheres having carburating ratios of 0,37, and they measured 2,3 %C.h-1 for 500 ºC and 0,10 %C.h-1 for 900 ºC. Wrapping up the results this work showed that an average of 0,043 %C in the DRI is to be expected in the reducing zone for the actual industrial conditions.