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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.3.2016.tde-31122015-114758
Document
Author
Full name
Victor Bridi Telles
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2014
Supervisor
Committee
Espinosa, Denise Crocce Romano (President)
Lazzari, Claudio Parra de
Oliveira, José Roberto de
Paola, Jean Carlo Camasmie de
Tenório, Jorge Alberto Soares
Title in Portuguese
Estudo da influência da sinterização de minérios de ferro na redução por hidrogênio.
Keywords in Portuguese
Hidrogênio
Redução
Sinterização
Abstract in Portuguese
Este trabalho teve por objetivo estudar a redução por hidrogênio de sínteres produzidos com coque e carvão vegetal. Para isso, foram realizadas sinterizações utilizando 3 tipos de sinter feeds hematíticos. Os sinter feeds foram caracterizados através de análise granulométrica, análise química, difração de raios-X, microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. Os primeiros ensaios de sinterização visaram a produção de sínter de retorno para as sinterizações posteriores. Misturas adicionando o sinter feed resíduo do processo de pelotização de minérios (SFRP) foram sinterizadas para avaliar o efeito da adição deste subproduto no processo de sinterização. Um teste foi realizado para verificar o efeito da redução de finos presentes no sínter de retorno no processo de sinterização. Foram realizados 6 ensaios de sinterização substituindo o coque por carvão vegetal como combustível do processo. As substituições foram de 0%, 8%, 16%, 25%, 50% e 100%. As amostras com substituições de 0%, 50% e 100% foram reduzidas em termobalança, durante 6 horas, em temperatura de 1000°C, utilizando uma mistura de gases contendo Argônio 10% Hidrogênio. As amostras que apresentaram a melhor e a pior redutibilidade foram estudadas através de cálculos cinéticos, a fim de determinar os mecanismos de reação envolvidos durante a redução dos óxidos. A etapa de caracterização microscópica dos sínteres e reduzidos foi realizada de modo que tornou possível comparar a amostra de sínter antes e após o processo de redução. Os resultados mostraram que, para as misturas produzidas, o sínter fabricado com carvão vegetal diminuiu os índices de produção da sinterização e de resistência do sínter. Contudo, o sínter produzido utilizando somente carvão vegetal como combustível, apresentou maior redutibilidade. Os cálculos cinéticos indicaram, tanto para o sínter produzido com carvão vegetal quanto para o sínter produzido com coque, que o mecanismo controlador nos primeiros instantes (entre 50 e 55 minutos) é a reação química. No sínter produzido com carvão vegetal, o mecânismo muda para o controle misto. No sínter produzido com coque, o mecânismo muda para a difusão. Ensaios interrompendo o tempo de redução em 40min, 80min e 120min (40min + 40min + 40min), foram realizados com a amostra de sínter produzido com 8% de carvão vegetal. Nesta etapa, foi possível identificar os fenômenos de nucleação e crescimento da fase de ferro metálico sobre a estrutura do sínter.
Title in English
Study of iron ore sintering Influence in the reduction by hydrogen.
Keywords in English
Hydrogen
Reduction
Sintering process
Abstract in English
This work aimed to study the sinter reduction by hydrogen produced with charcoal and coke breeze. Three kinds of hematitic sinter feeds were used. The materials were characterized by particle size analysis, chemical analysis, X-ray diffraction optical and scanning electron microscopy. The inicial sintering tests aimed to produce return fines for subsequent sintering. Mixtures adding the sinter feed residue from the pellets process were sintered to evaluate the addition effect of this product in the process of sintering. A test was conducted to verify the effect of elimination of fines present in the sinter return sintering process. Six sintering tests were conducted replacing coke breeze by charcoal as process fuel. The replacements were 0%, 8%, 16%, 25%, 50% and 100%. The samples with substitutions of 0%, 50% e 100% were reduced in thermobalance for 6 hours at a temperature of 1000°C using a blend of gases containing Argon 10% Hydrogen. The samples which presented the best and the worst reducibility were studied through kinect calculations to determine the reaction mechanisms involved during the reduction of oxide. The step of microscopic characterization of reduced sinters was carried out in a way that made possible to compare the sinter sample before and after the process of reduction. The results showed the sinter made with charcoal decrease the sinter rates of production and resistance. However, the sinter made using only charcoal as fuel presented better reducibility. The kinect calculation denotes both for the sinter made with charcoal and sinter made with coke breeze the controlling mechanism in the initial stages (between 50 and 55 minutes) is the chemical reaction. For the sinter produced with charcoal the controlling mechanism switches for mixed control. The sinter produced with coke breeze, the mechanism switches for diffusion. Tests interrupting the reduction time for 40min, 80min e 120min (40min + 40min + 40min) were produced with sinter sample produced with 8% with charcoal. At this stage it was possible to identify the phenomena of nucleation and growth phase of metallic iron on the sinter structure.
 
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Tese_VictorTelles.pdf (5.99 Mbytes)
Publishing Date
2016-01-15
 
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