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[pt] MODELO TERMOQUÍMICO DA AUTO-REDUÇÃO EM FORNOS DE CUBA / [en] THERMO-CHEMICAL MODELING OF SELF-REDUCTION BASED SHAFT FURNACESJOSE HENRIQUE NOLDIN JUNIOR 28 November 2007 (has links)
[pt] O presente trabalho consiste de um modelo matemático
termoquímico de
simulação do processo Tecnored de produção de ferro
primário, construído
através do estudo e equacionamento da fenomenologia do
processo, levando em
consideração os aspectos termodinâmicos e operacionais, bem
como a geometria
do reator. Apesar de ser um modelo estático, considerações
cinéticas de
laboratório e de planta piloto foram usadas para estimar a
extensão das principais
reações químicas nas diferentes regiões do forno. Para
construção do modelo o
reator foi dividido em três zonas, a saber: cuba superior,
zona de amolecimento e
fusão, e cuba inferior. Para cada uma das zonas foram
descritas as fenomenologias
e reações químicas envolvidas, condicionadas ao balanço
global das espécies
químicas presentes no processo. As saídas do programa
permitiram uma análise
da engenharia de processo global e estagiada. Através do
modelo construído é
possível prever o comportamento do processo com diferentes
tipos de matériasprimas
e em diferentes condições operacionais. Adicionalmente, o
modelo servirá
para a checagem da operação do primeiro forno industrial
desta tecnologia,
atualmente em construção, comparando com os dados obtidos
através da operação
da planta piloto. Os resultados obtidos mostraram que a
técnica de modelagem
utilizada constitui-se em uma poderosa ferramenta de
análise global e estagiada,
confirmando as vantagens de consumo de combustível,
eficiência energética e de
geração de gases do processo Tecnored em relação à
tecnologia tradicional do
alto-forno. / [en] The present work consists of a Tecnored ironmaking process
oriented
thermo-chemical modeling, built after a thorough assessment
of the process
phenomena and considering besides the peculiarities of the
reactor, a number of
applicable thermodynamic and operational aspects. In spite
of being a thermochemical
model, bench scale and pilot plant based kinetics
considerations have
been taken in account in order to estimate the extension of
the main reactions in
different parts of the furnace. The framework involved the
division of the furnace
in three main zones, namely Solid-state Reduction Zone
(SRZ), Softening and
Melting Zone (SMZ) and Dripping and Hearth Zone (DHZ). In
each of the zones
the existing chemical processes and overall process
phenomena have been
evaluated conditional to the global mass balance ruling the
process. The model
developed shall be used onwards to predict the behavior of
the process under
different conditions of raw material usage and operational
modes. Moreover, the
model shall be applied to compare the results of the
industrial plant (under
construction) with the available bench and pilot plant
data, with the intention of
gathering information to be used in the optimization of the
model and
subsequently the process. The results obtained thus far
show that the applied
modeling technique is a powerful tool for the global and
stage-wise analysis of the
process, confirming the advantageous performance of the
technology as far as
fuel-rate, thermal efficiency and environmental soundness
are concerned.
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[pt] DESENVOLVIMENTO DE UM MODELO COMPUTACIONAL DE OTIMIZAÇÃO E PREDIÇÃO DO VALOR DE USO DE PELOTAS DE MINÉRIO DE FERRO NA ROTA REDUÇÃO DIRETA: ACIARIA ELÉTRICA / [en] DEVELOPMENT OF A COMPUTATIONAL TOOL FOR OPTIMIZATION AND VALUE IN USE FORECAST FOR IRON ORE PELLETS THROUGH THE DIRECT REDUCTION: ELECTRIC STEELMAKING ROUTEDENILSON RODRIGUES DE ARAUJO 24 April 2008 (has links)
[pt] Pelo presente trabalho, buscou-se desenvolver uma
ferramenta capaz de analisar e otimizar o uso de pelotas de
minério de ferro em processos tradicionais
de redução direta do tipo forno cuba. A criação de um
modelo termoquímico do processo MIDREX foi proposta e
elaborada dentro da PUC-Rio, levando-se
também em conta alguns aspectos cinéticos relativos à
redução dos minérios e à carburização do ferro-esponja, bem
como alguns parâmetros operacionais. Este modelo foi
subseqüentemente adaptado para interagir com um segundo
modelo termoquímico de forno elétrico a arco da RS
Consultants, representando assim a cadeia de fabricação de
aço líquido primário pela rota redução direta - forno
elétrico a arco. Para o gerenciamento computacional do
processo de otimização e interação com os dois modelos
acima citados, desenvolveu-se, adicionalmente,
um terceiro modelo, o qual foi designado neste trabalho
como modelo GESTOR. Um máximo uso de ferro-esponja ― e de
pelotas, conseqüentemente ― é objetivado sempre que
possível, sob determinadas condições operacionais
pré-estabelecidas. A avaliação econômica destes processos
foi embasada em conceitos de valor de uso. Alguns
resultados são apresentados neste trabalho,
para demonstrar a efetividade e o poder de análise da
ferramenta e espera-se que os profissionais da Samarco
possam fazer uso deste instrumento de trabalho,
dando o devido suporte à tomada de decisão à
comercialização e ao desenvolvimento de produtos existentes
ou novos. / [en] The study at issue searched for developing an innovative
tool able to effectively
analyze and optimize the industrial usage of iron ore
pellets undergoing
traditional gas-based direct reduction processes. The
creation of a thermochemical
model for MIDREX process was proposed and carried out by
PUC-Rio,
taking into account relevant characteristics related to DRI
carburization and reduction
kinetics, as well as some important operating parameters.
Subsequently,
this model was adapted in order to interact with a second
thermo-chemical model
owned by RS Consultants and able to represent an electric
arc furnace operation.
In this sense, it has been possible to represent thereby
the iron and steelmaking
route based on direct reduction and electric arc furnace.
For the computational
management of the optimization methodology and interaction
involving the two
models above-mentioned, a third model was developed and
referred to as GESTOR
model. It was built to maximize the DRI usage ¯ and pellets
utilization,
consequently ¯ respecting certain operating conditions
previously established.
Economic assessments shall be made premised upon value in
use concepts.
Some results are shown in this study, based on a
hypothetical scenario, aiming at
proving the effectiveness of this tool. Its adoption by
Samarco´s experts is expected
as an important supportive methodology to help them to make
decisions
properly concerning both marketing strategies and product
development activities.
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