Study of reduction in self-reducing pellet of chromites.

Neste trabalho estuda-se o comportamento de redução para a obtenção da liga FeCrAC a partir da pelota auto-redutora feita de minério de cromita, coque de petróleo, ferro-silicio, cal hidratada, sílica e cimento portland ARI. As principais variáveis consideradas são: teor de redutor na composição da pelota, quantidade do redutor, temperatura e tempo. Inicialmente os materiais (cromita, ferro-silício, coque de petróleo, cal hidratada, sílica e cimento Portland ARI), foram caracterizados por: análise química e análise granulométrica. Após a caracterização os materiais (cromita, ferro-silício, coque de petróleo e cimento Portland ARI) foram aglomerados na forma de pelotas juntamente com cal hidratada e sílica para ajuste da basicidade quaternária da escória. A redução das pelotas foi feita num forno de indução que pode atingir temperaturas de até 1973K (1700oC). Todos os experimentos de redução foram realizados no aparato experimental utilizando-se cadinhos de grafite nas temperaturas de 1773K (1500oC), 1823K (1550oC) e 1873K (1600oC). Após os ensaios de redução os produtos obtidos (escória e metal) foram analisados por microscopia ótica, por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise por EDS. O efeito do aumento da temperatura na redução da cromita é significativo. Houve aumento na velocidade de redução de 4 a 6 vezes com o aumento de 1773K (1500oC) para 1873K (1600oC). Os resultados indicam um efeito marcante de pequenas adições de Fe-Si na velocidade de redução da cromita. Na temperatura de 1773K (1500oC) as adições até ~2% de Fe-Si são benéficas e para adições maiores praticamente não há vantagens técnicas e econômicas. Os tempos necessários para atingir a fração unitária de redução foram 12, 7,5 e 5 minutos para adições de Fe-Si de 0, ~1%, e ~2%, respectivamente; a temperatura de 1823K (1550oC). À temperatura de 1873K (1600oC) as adições de Fe-Si na pelota apresentam também efeitos significativos na velocidade de redução, porém adições de ~1%, e ~2% mostraram os mesmos resultados, indicando que o teor ótimo de adição de Fe- Si na pelota deve estar em torno de 1%. Verificou-se que a utilização de pelotas auto-redutoras contendo 26% em excesso, sobre o estequiométrico, de coque de petróleo aumentou o rendimento de recuperação de Cr de 96% para 98%. O rendimento e a eficiência do processo de auto-redução supera aos processos convencionais de produção de FeCrAC, obtendo-se altas recuperações de cromo na faixa de 96% até 98% para Cr.The reduction behaviors, at high temperature, of the self-reducing pellets of chromites for production of high carbon ferro-chromium are studied in this work. The influences of the temperature, of the excess of reductant and the small addition of the Fe-Si were analyzed. The materials used (chromites, petroleum coke, Portland cement, hydrated lime and silica) were characterized chemically and by size distribution. The composite pellets (self-reducing) were produced aiming a quaternary basicity of 0.91. The reductant was calculated considering a stoichiometry of reduction and dissolution of 4wt%C in the final metallic phase. The reduction experiments were made in a special system, in argon atmosphere, heated by induction and at temperatures of 1773, 1823 and 1873K. The dried pellets were placed into a pre-heated graphite crucible and left there along up to no gas evolution was observed. The results of the reacted fraction with time were plotted and the obtained product (metallic and slag phases) after experiments were analyzed by optical and by electron micrograph. The chemical estimations were made by micro-analysis (EDS) The effect of increasing the temperature of reduction was sensitive, such that, the reduction rate increased 4 to 6 times with increase of temperature from 1773 to 1873. The small additions, up to 2% of Fe-Si, for substituting the equivalent fixed carbon of the petroleum coke showed to improve substantially the reduction rate, almost doubling it in comparison with pellets without any addition. The use of excess of 26%, over the stoichiometry, of the petroleum coke decreased around 50% of the chromium content in the slag, with relation to pellet without excess. The chromium recovery yield reached 98%. This result coupled with very high reduction rate of self-reducing pellets show the potential for self-reducing processes for ferro-chromium production