Effect of slag composition on iron nuggets formation from carbon composite pellets

Iron-carbon nuggets can be obtained by high temperature reduction of iron ore by carbonaceous material when both are agglomerated together as a carbon composite pellet. During this process, the stable oxides contained in the materials will form a slag. This work investigates the effect of this slag composition on iron nugget formation. Pellets were prepared with iron ore and two different carbonaceous materials. Through the addition of Portland® cement, silica and alumina the slag composition was varied to adjust the expected liquidus temperature to 1573 and 2273 K. It has been shown that the formation of iron nuggets is favored for slags presenting low liquidus temperature. In order to further investigate this phenomenon, pellets containing iron powder and carbonaceous material, together with previously prepared slags, were also submitted to high temperature, and it has been shown that iron carburization depends on slag composition.(FAPESP) São Paulo Research FoundationNational Research and Development Council of Brazil (CNPq

Effect of some fuel for iron ore sintering.

A sinterização de finos de minério de ferro é utilizada já há mais de 5 decênios , embora o maior impulso tenha-se verificado na década de 1950-1960. No Brasil, a Companhia Siderúrgica Belgo Mineira foi a pioneira nesses estudos, já em 1938. A literatura cita trabalhos analisando inúmeros fatores no estudo da sinterização, seja quanto aos tipos de equipamentos, às variáveis do processo, às variáveis da mistura a sinterizar, às variáveis do sínter produzido, até recente estudo sobre sinterização semi-redutora . Na presente tese o autor propõe-se a analisar o efeito das variações de algumas características dos combustíveis na sinterização de minério de ferro. Com o levantamento das curvas térmicas (curvas de evolução da temperatura com o tempo, num determinado ponto do interior da carga) o autor pretende analisar certos efeitos das matérias voláteis, da cinza e da reatividade dos combustíveis. Serão, também, verificados os efeitos de pequenas variações de unidade na sinterização, tendo em vista que, em unidades de operação contínua de sinterização, os recentes métodos adotados para controle da umidade da mistura a sinterizar (tais como por sonda de nêutrons e baseado na resistividade elétrica da carga) permitem avaliar o teor de umidade com sensibilidade dentro da faixa de 1%, isto é, com desvio de mais ou menos 0,5% (3), (4). Além do coque, que é o combustível normalmente empregado na sinterização, foram utilizados o carvão metalúrgico de Santa Catarina e o carvão vegetal (de eucalipto). Ênfase maior foi dada ao carvão metalúrgico, por razões que são justificadas logo adiante.O \"carvão metalúrgico\" de Santa Catarina, é o principal produto do beneficiamento do carvão mineral betuminoso das jazidas desse Estado, para emprego na produção de coque, geralmente em mistura com outro carvão importado da mesma categoria. Julgou-se que a possibilidade de aproveitamento desse carvão metalúrgico (não coqueificado) na sinterização, mormente com o encarecimento do carvão importado, ora verificado, poderá representar uma nova solução aos problemas siderúrgicos nacionais, tanto sob ponto de vista econômico, como estratégico e social. Além disso, o desvio de uma parcela do carvão metalúrgico nacional para a sinterização, dentro do critério da mistura com determinada quota de carvão importado, permitirá a operação dos altos fornos com coque de melhor qualidade.Sem abstract

Effect of some fuel for iron ore sintering.

A sinterização de finos de minério de ferro é utilizada já há mais de 5 decênios , embora o maior impulso tenha-se verificado na década de 1950-1960. No Brasil, a Companhia Siderúrgica Belgo Mineira foi a pioneira nesses estudos, já em 1938. A literatura cita trabalhos analisando inúmeros fatores no estudo da sinterização, seja quanto aos tipos de equipamentos, às variáveis do processo, às variáveis da mistura a sinterizar, às variáveis do sínter produzido, até recente estudo sobre sinterização semi-redutora . Na presente tese o autor propõe-se a analisar o efeito das variações de algumas características dos combustíveis na sinterização de minério de ferro. Com o levantamento das curvas térmicas (curvas de evolução da temperatura com o tempo, num determinado ponto do interior da carga) o autor pretende analisar certos efeitos das matérias voláteis, da cinza e da reatividade dos combustíveis. Serão, também, verificados os efeitos de pequenas variações de unidade na sinterização, tendo em vista que, em unidades de operação contínua de sinterização, os recentes métodos adotados para controle da umidade da mistura a sinterizar (tais como por sonda de nêutrons e baseado na resistividade elétrica da carga) permitem avaliar o teor de umidade com sensibilidade dentro da faixa de 1%, isto é, com desvio de mais ou menos 0,5% (3), (4). Além do coque, que é o combustível normalmente empregado na sinterização, foram utilizados o carvão metalúrgico de Santa Catarina e o carvão vegetal (de eucalipto). Ênfase maior foi dada ao carvão metalúrgico, por razões que são justificadas logo adiante.O \"carvão metalúrgico\" de Santa Catarina, é o principal produto do beneficiamento do carvão mineral betuminoso das jazidas desse Estado, para emprego na produção de coque, geralmente em mistura com outro carvão importado da mesma categoria. Julgou-se que a possibilidade de aproveitamento desse carvão metalúrgico (não coqueificado) na sinterização, mormente com o encarecimento do carvão importado, ora verificado, poderá representar uma nova solução aos problemas siderúrgicos nacionais, tanto sob ponto de vista econômico, como estratégico e social. Além disso, o desvio de uma parcela do carvão metalúrgico nacional para a sinterização, dentro do critério da mistura com determinada quota de carvão importado, permitirá a operação dos altos fornos com coque de melhor qualidade.Sem abstract

Pellets prepared with mechanically activated iron ore

This work analyses pellets prepared with iron ore that has been mechanically activated by high energy ball milling. Pellet feed iron ore was submitted to high-energy ball milling for 60 minutes, and the resulting material was analysed through measurements of particle size and specific surface area, as well as X-ray diffraction. Pellets were prepared from this material. The pellets were heated at temperatures ranging from 1000 to 1250 degrees C in a muffle furnace, and submitted to the maximum temperature during 10 - 12 minutes. The samples were then tested regarding crushing strength, densification and porosity, and were examined in a scanning electronic microscope. The results were compared to those obtained with similar samples made from non-milled pellet feed. It has been shown that through high-energy ball milling of iron ore it is possible to achieve pellets presenting high densification and compressive strength at firing temperatures lower than the usual ones

Study on Iron Formation During the Carbothermic Reduction of Iron Ore in Carbon Composite Pellets in the Temperature Range 1423 K-1623 K

The aim of this work is to study the reaction rate and the morphology of the intermediary reaction products during reduction of iron ore, when iron ore and carbonaceous material are agglomerated together as a carbon composite iron ore pellet. The reaction was performed at high temperatures, and in order to avoid heat transfer constraints small size samples were used. The carbonaceous materials employed were coke breeze and pure graphite. Portland cement was employed as a binder, and the pellets diameter was 5.2 mm. The experimental technique involved the measurement of the pellets weight loss, as well as interruption of the reaction at different stages in order to submit the partially reduced pellet to scanning electron microscopy. It has been observed that above 1523 K there is the formation of liquid slag inside the pellets, which partially dissolves iron oxides. The apparent activation energies obtained were 255 kJ/mol for coke breeze containing pellets, and 230 kJ/mol for those pellets containing graphite. It was possible to avoid heat transfer control of the reaction rate up to 1523 K by employing small composite pellets

A theoretical study using the multiphase numerical simulation technique for effective use of H2 as blast furnaces fuel

We present a numerical simulation procedure for analyzing hydrogen, oxygen and carbon dioxide gases injections mixed with pulverized coals within the tuyeres of blast furnaces. Effective use of H2 rich gas is highly attractive into the steelmaking blast furnace, considering the possibility of increasing the productivity and decreasing the specific emissions of carbon dioxide becoming the process less intensive in carbon utilization. However, the mixed gas and coal injection is a complex technology since significant changes on the inner temperature and gas flow patterns are expected, beyond to their effects on the chemical reactions and heat exchanges. Focusing on the evaluation of inner furnace status under such complex operation a comprehensive mathematical model has been developed using the multi interaction multiple phase theory. The BF, considered as a multiphase reactor, treats the lump solids (sinter, small coke, pellets, granular coke and iron ores), gas, liquids metal and slag and pulverized coal phases. The governing conservation equations are formulated for momentum, mass, chemical species and energy and simultaneously discretized using the numerical method of finite volumes. We verified the model with a reference operational condition using pulverized coal of 215 kg per ton of hot metal (kg thm−1). Thus, combined injections of varying concentrations of gaseous fuels with H2, O2 and CO2 are simulated with 220 kg thm−1 and 250 kg thm−1 coals injection. Theoretical analysis showed that stable operations conditions could be achieved with productivity increase of 60%. Finally, we demonstrated that the net carbon utilization per ton of hot metal decreased 12%

Kinetics Analysis of Steam Reforming of Methane on Sponge Iron

The kinetics of steam reforming of methane catalyzed by sponge iron was studied at temperatures between 875°C and 1050°C. Results shows that sponge iron acts as a catalyst and methane conversion is increased in higher temperatures and with a higher H2/H2O ratio in the inlet gas. A kinetic model based on chemical reaction control fits well the experimental data up to methane conversion of 0.5 with an apparent activation energy of 258 kJ/mol. Pore diffusion limits the reaction rate more intensely at higher conversions of methane, higher temperatures, and larger particle size (from 9 to 17 mm). Two types of industrial pellets were compared showing that microstructural properties such as porosity, pore size, and grain size impact reduction rate with hydrogen and the catalytic property of the obtained sponge iron.publishedVersio

Coordenadas cromáticas e absorção optica de vidros sodo-cálcicos contendo cromo de resíduo de curtimento de couro: influência do teor de ferro e ação de agente redutor

Estudou-se a influência da adição de ferro e a ação do uso de um agente redutor sobre a absorção óptica e as características de cor (sistem L* a*b*) de vidros sodo-calcicos contendo cromo proveniente do mineral cromita ou de cinzas de incineração de um lodo de cromo do processo de curtimento de couros...