Published September 1, 2023
| Version v1
Publication
Analysis of self-reducing composites with different iron ore-carbon ratio
Creators
- 1. Universidade Federal de Minas Gerais
- 2. Universidade Federal do Rio Grande do Sul
- 3. Universidade Federal do Rio Grande
Description
The use of self-reducing agglomerates with ferrous burden is considered a sustainable alternative for blast furnace reducing fuel consumption and increasing productivity of the equipment. In this work, self-reducing mixtures composed by different ratios of iron ore and carbon sources were evaluated concerning their reduction performance and the phases quantification. Non-coking coal (NCC) and petroleum coke (PC) were used as iron ore reducing agents and in different C:O molar ratio. Firstly, the reactivity to CO2 of each reductant was evaluated and then, thermogravimetric tests were carried out with the self-reducing mixtures in a non-isothermal regime and argon atmosphere up to 1300°C. The phase contents were identified by X-ray diffractometry (XRD) and quantified via image analysis under an optical microscope. The thermogravimetric tests evidenced that the C:O molar ratio equal to 0.75, which is equivalent to 20% in mass of NCC and 15% in mass of PC in the mixture, achieved the highest reacted fraction. At lower reducing agent ratios, the greater content of metallic iron was obtained when PC was used in the mixture, indicating its better performance in comparison to the NCC. For both reducing agent, at 25% in mass of NCC or PC, a greater amount of carbonaceous particles was observed in the mixtures. It was evidenced that iron ore reduction happens through the formation of two main phases, fayalite and wustite. In addition, it was observed that the metallic iron presented a more porous morphology when NCC was used.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يعتبر استخدام التكتلات ذاتية التخفيض ذات العبء الحديدي بديلاً مستدامًا لفرن الصهر مما يقلل من استهلاك الوقود ويزيد من إنتاجية المعدات. في هذا العمل، تم تقييم المخاليط ذاتية الاختزال المكونة من نسب مختلفة من خام الحديد ومصادر الكربون فيما يتعلق بأداء الاختزال وتحديد المراحل. تم استخدام الفحم غير الكوكي وفحم الكوك البترولي كعوامل اختزال لخام الحديد وبنسبة مولارية مختلفة. أولاً، تم تقييم التفاعل مع ثاني أكسيد الكربون لكل مختزل ثم تم إجراء اختبارات الثقل النوعي الحراري باستخدام الخلائط ذاتية الاختزال في نظام غير حراري وجو الأرجون حتى 1300 درجة مئوية. تم تحديد محتويات الطور بواسطة قياس الانحراف بالأشعة السينية (XRD) وقياسها كمياً من خلال تحليل الصور تحت المجهر البصري. أثبتت الاختبارات الحرارية أن النسبة المولية C:O تساوي 0.75، والتي تعادل 20 ٪ في كتلة NCC و 15 ٪ في كتلة PC في الخليط، حققت أعلى جزء متفاعل. عند انخفاض نسب عامل الاختزال، تم الحصول على محتوى أكبر من الحديد المعدني عند استخدام الكمبيوتر في الخليط، مما يشير إلى أدائه الأفضل مقارنة بـ NCC. بالنسبة لكلا العاملين المختزلين، عند 25 ٪ في كتلة NCC أو PC، لوحظت كمية أكبر من الجسيمات الكربونية في المخاليط. وقد ثبت أن الحد من خام الحديد يحدث من خلال تشكيل مرحلتين رئيسيتين، الفياليت والوستيت. بالإضافة إلى ذلك، لوحظ أن الحديد المعدني قدم مورفولوجيا أكثر مسامية عند استخدام NCC.Translated Description (French)
L'utilisation d'agglomérats auto-réducteurs à charge ferreuse est considérée comme une alternative durable pour le haut fourneau réduisant la consommation de combustible et augmentant la productivité de l'équipement. Dans ce travail, des mélanges auto-réducteurs composés de différents ratios de minerai de fer et de sources de carbone ont été évalués concernant leurs performances de réduction et la quantification des phases. Le charbon sans coke (NCC) et le coke de pétrole (PC) ont été utilisés comme agents réducteurs du minerai de fer et dans différents rapports molaires C :O. Tout d'abord, la réactivité au CO2 de chaque réducteur a été évaluée, puis des tests thermogravimétriques ont été effectués avec les mélanges auto-réducteurs en régime non isotherme et en atmosphère d'argon jusqu'à 1300°C. Les contenus de phase ont été identifiés par diffractométrie aux rayons X (DRX) et quantifiés par analyse d'image au microscope optique. Les essais thermogravimétriques ont mis en évidence que le rapport molaire C :O égal à 0,75, ce qui équivaut à 20% en masse de NCC et 15% en masse de PC dans le mélange, atteignait la fraction de réaction la plus élevée. À des rapports d'agent réducteur plus faibles, la plus grande teneur en fer métallique a été obtenue lorsque le PC a été utilisé dans le mélange, ce qui indique ses meilleures performances par rapport au NCC. Pour les deux agents réducteurs, à 25% en masse de NCC ou de PC, une plus grande quantité de particules carbonées a été observée dans les mélanges. Il a été mis en évidence que la réduction du minerai de fer se produit par la formation de deux phases principales, la fayalite et la wustite. De plus, il a été observé que le fer métallique présentait une morphologie plus poreuse lorsque le NCC était utilisé.Translated Description (Spanish)
El uso de aglomerados autorreductores con carga ferrosa se considera una alternativa sostenible para el alto horno que reduce el consumo de combustible y aumenta la productividad del equipo. En este trabajo, se evaluaron mezclas autorreductoras compuestas por diferentes proporciones de mineral de hierro y fuentes de carbono en relación con su rendimiento de reducción y la cuantificación de fases. Se utilizaron carbón no coquizable (NCC) y coque de petróleo (PC) como agentes reductores de mineral de hierro y en diferentes relaciones molares C:O. En primer lugar, se evaluó la reactividad a CO2 de cada reductor y luego, se realizaron pruebas termogravimétricas con las mezclas autorreductoras en régimen no isotérmico y atmósfera de argón hasta 1300°C. El contenido de la fase se identificó mediante difractometría de rayos X (XRD) y se cuantificó mediante análisis de imágenes bajo un microscopio óptico. Las pruebas termogravimétricas evidenciaron que la relación molar C:O igual a 0.75, que equivale a 20% en masa de NCC y 15% en masa de PC en la mezcla, logró la fracción reaccionada más alta. A relaciones de agente reductor más bajas, el mayor contenido de hierro metálico se obtuvo cuando se utilizó PC en la mezcla, lo que indica su mejor rendimiento en comparación con el NCC. Para ambos agentes reductores, al 25% en masa de NCC o PC, se observó una mayor cantidad de partículas carbonosas en las mezclas. Se evidenció que la reducción del mineral de hierro ocurre a través de la formación de dos fases principales, fayalita y wustita. Además, se observó que el hierro metálico presentaba una morfología más porosa cuando se utilizaba NCC.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحليل المواد المركبة ذاتية الاختزال ذات النسبة المختلفة من خام الحديد والكربون
- Translated title (French)
- Analyse de composites auto-réducteurs avec différents rapports minerai de fer-carbone
- Translated title (Spanish)
- Análisis de compuestos autorreductores con diferente relación mineral de hierro-carbono
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4386318563
- DOI
- 10.1016/j.jmrt.2023.08.289
References
- https://openalex.org/W1964037801
- https://openalex.org/W1966475178
- https://openalex.org/W1969512674
- https://openalex.org/W1986947221
- https://openalex.org/W1987879837
- https://openalex.org/W1993750546
- https://openalex.org/W2010995705
- https://openalex.org/W2025193322
- https://openalex.org/W2080365330
- https://openalex.org/W2081524680
- https://openalex.org/W2087587305
- https://openalex.org/W2088284383
- https://openalex.org/W2091746192
- https://openalex.org/W2586553322
- https://openalex.org/W2727703679
- https://openalex.org/W2772676067
- https://openalex.org/W2904981816
- https://openalex.org/W2969744609
- https://openalex.org/W3024877246
- https://openalex.org/W3088495541
- https://openalex.org/W3092731176
- https://openalex.org/W3126769701
- https://openalex.org/W4285247458
- https://openalex.org/W4293193392
- https://openalex.org/W4311448294