Nos processos de redução direta, o DRI (Direct Reduced Iron) é produzido pela redução de pelotas de minério de ferro com gases redutores gerados pela reforma de gás natural. Esta pode ser realizada em reformador ou dentro do reator de redução, onde o DRI atua como catalisador. Existe uma literatura extensa sobre a reforma de metano, no entanto, o efeito catalítico do DRI é um tema pouco estudado. Por isso, o objetivo deste trabalho é estudar a cinética da reforma de metano catalisada por DRI produzido em laboratório ao buscar entender os mecanismos e as etapas controladoras do processo. Foram realizados experimentos em um sistema composto de um reator metálico, onde diferentes composições gasosas entraram em contato com um leito de DRI. A temperatura do sistema, a vazão de gás e a massa de DRI do leito foram alteradas para gerar um gás de saída com diferentes conversões de metano. Os resultados mostraram que em maiores temperaturas e em maiores valores da relação entre a massa de DRI e a vazão de entrada, a conversão do metano obtida era maior. Também foi observado que a composição gasosa mais redutora, isto é, com maior relação H2/H2O levava a maior conversão do metano pela reação de reforma. Os dados experimentais até conversões de metano de 50 % se adequaram bem ao modelo de controle por reação química de acordo com o mecanismo proposto por Münster e Grabke(6,7). Uma avaliação aproximada do efeito da difusão do metano pelos poros do DRI mostrou que o controle da reação pode ser misto, mas esse ponto necessita de maior aprofundamento. Por fim, a carburação do DRI foi observada com a composição gasosa em equilíbrio com carbono sólido e composição similar à do processo Energiron-ZR. Esse carbono estava presente na forma de perlita, indicando que houve dissolução na matriz de ferro e posterior precipitação de cementita. A composição do Energiron ZR resultou em deposição intensa de carbono nos poros do DRI. Isso inibiu a atividade catalítica e a reforma de metano passou a ser um processo de deposição de carbono seguida de reação de vapor de água com o material depositado.

In direct reduction processes, DRI (Direct Reduced Iron) is produced by reduction of iron ore pellets with reducing gases generated by reforming of natural gas. This can be carried out in a reformer or inside the reduction reactor, where DRI acts as a catalyst. There is an extensive literature on reforming of methane, however, there is little fundamental studies on the catalytic effect of DRI. Therefore, the objective of this work is to study the kinetics of the steam reforming of methane catalyzed by DRI produced in laboratory in order to understand the mechanisms and find the rate-determining step of the process. Experiments were performed in a system composed of a metallic reactor, where different gaseous compositions flowed through a bed of DRI. The system temperature, gas flowrate and DRI mass were changed to generate an outlet gas with different methane conversions. The results showed that in higher temperatures and higher values of the ratio of DRI mass to the inlet flowrate, the obtained methane conversion was higher. It was also observed that the more reducing gas composition, i.e., with higher H2/H2O ratio, led to a higher methane conversion. The experimental data, up to 50 % of methane conversion, fitted well to the model of control by chemical reaction according to the mechanism proposed by Münster and Grabke(6,7). An estimation of the effect of diffusion of methane on DRI pores has shown that reforming process may be governed by a mixed control mechanism, but this issue needs further investigation. Finally, DRI carburization was observed with the gaseous composition in equilibrium with solid carbon and the composition like that of the Energiron ZR process. This carbon was present in the form of perlite, indicating that there was dissolution in the iron matrix and subsequent precipitation of cementite. The composition of Energiron ZR resulted in intense carbon deposition in the DRI pores. This inhibited catalytic activity and methane reforming became a process of carbon deposition followed by reaction of water vapor with the deposited material.