INFLUÊNCIA DA ADIÇÃO DE ARGÔNIO SOBRE A REDUÇÃO A PLASMA DA
HEMATITA
BERGER, A.P.L. (Estudante de IC); FRANCO JÚNIOR, A.R. (Orientador); Instituto Federal de
Educação do Espírito Santo, Campus Vitória, [email protected]
O carbono é o principal combustível e agente redutor utilizado nas indústrias siderúrgicas. As
exigências de redução das emissões dos gases de efeito estufa, principalmente o dióxido de carbono
(CO2), aliada a escassez no futuro de carvão mineral coqueificável, fomenta a pesquisa por processos
alternativos de produção de aço. Por esses motivos, esforços ao desenvolvimento de processos que utilizem
hidrogênio (H2(g)) como agente redutor a temperaturas elevadas, onde o produto da redução dos minérios de
ferro ou qualquer outro minério é o vapor d’água. Quando o gás hidrogênio (H2(g)) é convertido ao estado de
plasma de não equilíbrio, ou plasma frio, ele será composto além das moléculas de hidrogênio de: hidrogênio
energeticamente excitado (H2*), hidrogênio atômico (H), hidrogênio iônico (H+), de fótons, elétrons livres
entre outras espécies. Estas espécies (H2*, H, H+) possuem um potencial químico à redução (para diversos
óxidos) superior ao do gás hidrogênio (H2). O objetivo do presente trabalho foi estudar a influência da adição
de argônio (Ar) à atmosfera de redução a plasma sobre a redução de pós de hematita. Uma vez que o argônio
por possuir um raio atômico superior ao do hidrogênio, ao colidir com as partículas de hematita, gera
defeitos, como lacunas, que facilitam a difusão do hidrogênio. Os experimentos de redução foram realizados
em reator a plasma pulsado DC, sob pressão de 533 Pa, temperatura de 380ºC, tempo de 60 min, fluxo total
de hidrogênio e de argônio de 400 cm3/min e variando os teores de argônio e hidrogênio. Sendo os
experimentos divididos em: 100% de H2 e 0% de Ar; 98% de H2 e 2% de Ar; 95% de H2 e 5% de Ar e 90%
de H2 e 10% de Ar. Além disso, foi feita a análise gravimétrica, a difração de raios-x e análise morfológica
dos pós antes e após a redução. Os resultados mostram que os aglomerados de partículas após redução
possuem um aspecto esponjoso. Além disso, verificou-se por análise gravimétrica e de difração de raios-x
que o uso de uma mistura gasosa contendo 2% de Ar e 98% de H2 permite um aumento de aproximadamente
7,76% na fração de redução em relação a redução com 100% de H2. Porém, o aumento do fluxo de argônio
se mostrou prejudicial, uma vez que o grau de redução para 5% de Ar e 95% de H 2 e 10% de Ar e 90% H2
caiu em relação a redução com 100% de H2. Uma das possíveis explicações para isto é que uma vez que o
raio atômico do argônio é superior ao do hidrogênio, as moléculas podem se colidir e serem desviadas, não
alcançando a amostra, diminuindo assim o grau de redução. Portanto, concluiu-se que o argônio aumenta o
grau de redução quando adicionado em baixos teores, como 2%. Em maiores teores, a adição de argônio
mostrou-se prejudicial a redução da hematita.
Palavras-chave: hematita; plasma frio; argônio; hidrogênio.