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The use of renewable energy sources is the main strategy toward a low-carbon society. A promising alternative for the production of hydrogen gas is the water-splitting thermochemical cycles activated by solar energy. This work presents an experimental study of a two-stage thermochemical cycle for hydrogen production. It is based on the carbothermic reduction of iron ore (Fe 2 O 3 ) and the re-oxidation of it with steam can be powered by concentrated solar energy. Samples studied were self-reducing pellets. The first stage of the proposed cycle consists in the reduction of hematitic iron oxide into its own metal at temperatures above 1173 K. The second phase of the cycle consists of iron metal oxidation by steam, which produces hydrogen gas. Sponge iron samples obtained in this work had a specific surface area of 35.05 m 2 /g measured by the BET method, which is a high value compared to specific surface areas obtained from conventional processes. It was shown that at 973 K the hydrogen gas production rate is slower, whereas at 1073 K and at 1173 K the sample reached 63% of its maximum oxygen gain between 2 and 7.5 minutes, respectively. As the hydrogen gas production rate is also proportional to the iron oxidation rate, it was shown to be very important to balance out the hydrogen gas production over the entire cycle time as a function of temperature. Finally, the analyzed thermochemical cycle can also operate with any other renewable carbon source.

ResumoA utilização de briquetes de misturas de carvão fóssil e biomassa em substituição ao coque como agente redutor pode contribuir para a diminuição das emissões de CO2 à atmosfera no processo de fabricação de ferro através da substituição de parte do carvão fóssil por carvão vegetal. O objetivo deste artigo é identificar quais são as principais variáveis que influenciam a produção de briquetes de alta qualidade a partir de misturas de carvão fóssil e carvão vegetal. Os briquetes foram fabricados em matriz cilíndrica, compactados em prensa hidráulica e tratados termicamente em forno vertical aquecido com resistência elétrica sob atmosfera de nitrogênio. Foi investigada a influência da composição da mistura, da taxa de aquecimento e do tamanho de partícula do carvão fóssil. Os briquetes com composição na faixa de 10% a 15% de carvão vegetal moído e peneirado em partículas menores que 325 mesh apresentaram maior resistência à compressão. Foi observado que o efeito do envelhecimento do carvão influencia na qualidade do briquete, pois diminui sua resistência à compressão; as dimensões finais dos briquetes após tratamento térmico diminuíram quando a velocidade de aquecimento é menor; ao se aplicar maior velocidade de aquecimento os briquetes apresentam inchamento. Palavras-chave: Biocoque; Briquetes, Siderurgia. Abstract The concerns in questions related to the environmental impact in the steelmaking industries caused mainly on the gas emissions such as the dioxide carbon are due to its raw material such as the coal, a fossil and non renewable resource. The purpose of this paper is to replace from 10% to 50% of the coal used in cokemaking by mixing it with a renewable source (wood charcoal). The powder (-325 mesh) from both raw materials (coal and wood charcoal) were mixed in order to obtain a briquette that was then heat treated at 1,100°C to obtain the biocoke. It was found that biocoke with different amounts of wood charcoal present features enabling it to be used in some ore reduction processes.

Resumo Um dos problemas de aglomerados autorredutores utilizando cimento como aglomerante é a sua baixa resistência mecânica a temperaturas acima de 900°C levando-os à degradação durante a redução. Uma nova tecnologia propôs utilizar as propriedades de plasticidade térmica do carvão fóssil coqueificáveis como aglomerante, o que deu origem ao produto conhecido como CCB (Carbon Composite Iron Ore Hot Briquette). Este trabalho tem como objetivo propor uma rota alternativa para a fabricação dos briquetes autorredutores e estudar o efeito de variáveis de processo na resistência à compressão dos mesmos. O método utilizado na obtenção dos briquetes foi de compactação em matriz cilíndrica de misturas de finos de carvão fóssil coqueificável (log(máxima fluidez) = 2,48) e minério de ferro (pellet feed) seguida de tratamento térmico. Foram realizados testes variando granulometria do carvão, pressão de compactação, taxa de aquecimento e proporção entre carvão e minério e investigados os efeitos dessas variáveis em relação à resistência à compressão e à densidade dos briquetes produzidos. Foi observado que a resistência à compressão obtida nos briquetes produzidos via briquetagem a frio seguida de tratamento térmico são comparáveis com os CCBs.