O problema da emissão de gases de efeito estufa é uma questão que tem ganhado destaque nas recentes convenções internacionais. Adiciona-se a esta questão o fato de o setor siderúrgico ser responsável por parcela significativa nas emissões de gases de efeito estufa. O presente trabalho tem por objetivos estudar processos de redução de minérios de ferro usando hidrogênio e hidrogênio mais monóxido de carbono como redutor para o processo de redução, visando assim à diminuição nas quantidades de CO2 liberadas pelo processo de redução de minérios de ferro. Os minérios foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Varredura, difração de raios-X, quantificação de fases pelo método Rietveld e distribuição granulométrica. Os ensaios de redução foram realizados em balança termogravimétrica e em forno tubular horizontal. A caracterização dos produtos foi realizada usando imagens obtidas por Microscopia Eletrônica de Varredura. Foi constatado que os aumentos da temperatura de redução e do fluxo de gás redutor provocam uma maior degradação física das pelotas. Verificou-se que ocorre a formação de whiskers na superfície externa das pelotas, sendo estes mais frequentes quando do fluxo combinado de H2+CO. Verificou-se que as pelotas reduzidas por hidrogênio puro resultaram em maior porosidade tanto no corpo da pelota ou mesmo no interior das partículas. Foi constatado que ocorre a redução homogênea em todas as partículas componentes da pelota. Foi constatado também que o estudo cinético através dos métodos combinados Jump-FSIA é aplicável na redução direta de pelotas de minério de ferro por H2 e H2+CO. Nas pelotas conformadas a partir de pellet feed com maior área de superfície específica (mais ativas), tanto a cinética quanto a taxa de redução indicaram que a adição de CO ao gás redutor não influi no processo de redução. A teoria de Sestak-Berggren sugere que o mecanismo controlador na reação global é a difusão podendo estar aliado a outras etapas, compondo um mecanismo misto. / The problem of the emission of greenhouse gases is an issue that has gained prominence in recent international conventions. Is added to this question the fact that the steel industry is responsible for a significant portion of emissions of greenhouse gases. The present work aims to study ways of reducing iron ore using hydrogen and hydrogen plus carbon monoxide as a reducing agent to the reduction process, thus aiming to decrease the amounts of CO2 released by reduction of iron ores process. The ores were characterized by Scanning Electron Microscopy, X-ray diffraction, phase quantification by Rietveld method and particle size distribution. The reduction assays were performed in thermogravimetric balance and horizontal tubular oven. The characterization of the products was performed using images obtained by scanning electron microscopy. It was found that increases in temperature and reduction in the flow of reducing gas cause greater physical degradation of the pellets. It was found that the formation of whiskers on the outer surface of the pellets occurs most frequently found when combined flow of H2+CO. It was found that the pellets reduced with pure hydrogen resulted in much higher porosity in the body pellet or even within the particles. It was found that the homogeneous reduction occurs in all components of the particle pellet. It was also found that the kinetic study using the combined methods Jump- FSIA applies in the direct reduction of iron ore pellets by H2 and H2+CO. In shaped pellets from pellet feed with higher specific surface area (more active), both the kinetics as the rate of reduction indicated that the addition of CO to the reducing gas has no effect on the reduction process. The Sestak - Berggren theory suggests that the mechanism controlling the overall reaction is diffusion can be combined with other steps, forming a mixed mechanism.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-26122014-153022 |
| Date | 10 March 2014 |
| Creators | Rodrigues, Girley Ferreira |
| Contributors | Espinosa, Denise Crocce Romano |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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