Modelos macroscópico e microscópio acoplados dos fenômenos de secagem e endurecimento de pelotas de minério de ferro em forno de leito móvel

Abstract

Pelotização de finos de minério de ferro é um processo de aglomeração importante para os processos subsequentes de redução seja via siderurgia integrada ou semi­integrada para obtenção do aço. Este processo essencialmente envolve a produção de pelotas úmidas e, em seguida, estas são levadas a um processo de endurecimento em um forno de leito móvel tornando as propriedades físicas e metalúrgicas adequadas para os processos posteriores de redução. Este trabalho foca os fenômenos que ocorrem na etapa de endurecimento da pelota visando à construção de dois modelos matemáticos que descrevem cada fase e espécies químicas por equações de transporte e seja capaz de prever a evolução da temperatura no leito de pelotas e o consequente comportamento de uma pelota individual ao percorrer as zonas do leito de pelotização. Os principais fenômenos que ocorrem em cada zona do forno são transferência momentum, energia e massa entre o gás e as pelotas de forma simultânea. A técnica de volumes finitos foi utilizada na discretização das equações de transporte de momento, massa e calor para ambos os modelos, macroscópico e microscópico. A concretização do modelo macro possibilita a determinação do perfil de temperatura no leito criando condições de contorno para o modelo micro, que prevê o comportamento da pelota individual ao longo do raio, a partir da temperatura do ar soprado no leito, e assim analisar a influência da temperatura na taxa de desnificação da pelota, bem como na sua qualidade final. A Simulação do perfil térmico do processo de endurecimento de pelotas tem se mostrado como uma maneira eficiente de avaliar os fenômenos que afetam na qualidade final da pelota.