Processo e termodinâmica da redução a hidrogênio do minério de ferro

O interesse na redução a hidrogênio do minério de ferro reside na busca por métodos de produção de aço mais sustentáveis e eficientes, visando à descarbonização do setor siderúrgico. A tecnologia H-DRI utiliza hidrogênio verde como agente redutor, possibilitando a produção de aço com menor impacto ambiental. O processo envolve várias etapas: inicialmente, o minério de ferro é pré-aquecido e alimentado em um forno de eixo de redução, onde o hidrogênio é injetado para reduzir o minério a ferro metálico, gerando vapor de água como subproduto. Este ferro metálico, conhecido como ferro-esponja (DRI), é então comprimido em briquetes de ferro quente (HBI) para facilitar o manuseio e o transporte. Finalmente, os briquetes são fundidos em um forno elétrico a arco, onde ocorre a carburização e ajuste da composição do aço. A termodinâmica da redução do minério de ferro pelo hidrogênio envolve reações endotérmicas, necessitando de energia adicional para manter a temperatura de redução constante. A redução ocorre através de uma série de etapas, começando com a hematita (Fe2O3) que é convertida em magnetita (Fe3O4) e, finalmente, em ferro metálico, com a wüstita (Fe(1-x)O) como intermediário em temperaturas acima de 570°C. O diagrama de Baur-Glässner é utilizado para prever as condições de equilíbrio das reações de redução, indicando que temperaturas mais altas e baixos graus de oxidação do gás são favoráveis. Esta tecnologia representa um avanço significativo na produção de aço verde, oferecendo uma solução promissora para a redução das emissões de gases de efeito estufa.