[pt] No presente trabalho foi feita inicialmente uma revisão
bibliográfica sobre a formação e redução da ferrita de
zinco. Em seguida fez-se um estudo cinético e
termodinâmico da sua formação a partir da mistura dos
óxidos de ferro puro, Fe2O3 e de zinco puro, ZnO, em
proporção mássica estequiométrica ã do composto Fe2O3/ZnO
= 2/1, considerando que este composto tem sido
considerado como o constituinte de maior porcentagem em
peso nos pós de aciaria elétrica (fornos elétricos a
arco).A ferrita de zinco, que geralmente se forma no
aquecimento de diferentes proporções de misturas dos
óxidos constituintes, incluindo a estequiométrica, foi
caracterizada térmica (DTA-TGA) e estruturalmente (XRD).
A temperatura onde começou a se formar a ferrita de zinco
e os resultados quantitativos das conversões da sua
síntese, foram calculadas pelo software Topas 2,1 Difracc
Plus, usando o método Reitveld XRD. Os seguintes
resultados da análise cinética da formação de ferrita de
zinco, foram obtidos; a baixas temperaturas (650-730 graus Celsius)
as conversões obtidas ajustaram-se ao modelo de reação de
interface ou modelo topoquímico, sendo a reação química o
mecanismo de controle obtendo-se uma Ea = 65,6 kcal / mol
e um k = 2,32 x 10-3 K-1 ; nas altas temperaturas (750 -
1000 graus Celsius) o ajuste ao modelo de crescimento populacional
modificado, foi o mais adequado, sendo o mecanismo de
controle o difusional e obtendo-se uma Ea =16,1 kcal /mol
e k = 570 K -1. Finalmente encontrou-se um estágio de
transição entre os dois mecanismos numa temperatura
aproximada de 745 graus Celsius (controle misto). Foram gerados
vários diagramas operacionais de predominância de fases
(DOPF)necessários para orientar os trabalhos perimentais.
Estes diagramas consistiram de uma análise termodinâmica
da redução de misturas de ZnO e Fe2O3 pelos gases
redutores CO e H2, focando primordialmente à formação
e a redução da ferrita de zinco. Foram utilizados os
seguintes software: HSC versão 5,0 e Mathcad versão 6,0.
Os resultados desta avaliação foram os DOPF dos seguintes
sistemas: Zn-C-O, Zn-H-O, Zn-C-H-O, Fe-C-H-O e Zn-Fe-C-H-
O com a variação das atividades de suas fases metálicas e
de seus óxidos. / [en] The present work includes initially a bibliographical
revision on the formation and reduction of the zinc
ferrite. Further a thermodynamic and kinetic study was made,
focusing its formation from an equimolar mixture of pure
iron oxide Fe2O3, and pure zinc oxide ZnO, due to the fact
that this substance is often the major constituent in the
electric arc furnace dust. The zinc ferrite that is formed
during the operation of the electric arc furnaces doesn t
necessarily results from an equimolar mixture; it could be
produced from a wide range of constituents compositions.
Initially the equimolar mixture was characterized thermally
(DTA-TGA) and structurally (XRD). The temperature where
this compound began its formation and the quantitative
results regarding the zinc ferrite synthesis conversion
were calculated by the software Topas 2,1 Difracc Plus,
using the Reitveld XRD method. The following experimental
results from the kinetic analysis of the zinc ferrite
formation were obtained: at low temperatures (650-730 Celsius Degree)
the phenomena fitted the interface reaction model, or
topochemical model, being the chemical reaction the control
mechanism. The obtained data in this case was: Ea equal 65,6
kcal / mol and k equal 2,32 x 10-3 K-1. On the other hand, at
high temperatures (750-1000 Celsius Degree) the modified population
growth formalism showed the best fit, being the diffusional
mechanism the controlling process. Again the obtained data
was: Ea equal 16,1 kcal / mol and k equal 570 K-1. Finally a
transition between the two mechanisms was found to happen
at approximate 744 Celsius Degree (mixed control). Several DOPF (phase
predominance operational diagrams) were obtained based
upon the thermodynamic analysis of the Fe2O3 - ZnO mixtures
reduction driven by CO and H2 reducing gases, focusing the
formation and reduction of zinc ferrite compound. For that
purpose the softwares HSC 5,0 and MathCAD 6,0 were
utilized. The DOPF for the systems: Zn-C-O, Zn-H-O, Zn-C-H-
O, Fe-C-H-O and Zn-Fe-C-H-O, considering the activities of
their metallic and their oxides phases, were generated and
discussed.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:4943 |
| Date | 28 May 2004 |
| Creators | MERY CECILIA GOMEZ MARROQUIN |
| Contributors | JOSE CARLOS D ABREU |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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