Pelotas de minério de ferro são usadas tanto para altos fornos quanto em processos de redução direta. No entanto, o processo de pelotização exige a adição de insumos além do minério de ferro, como calcário, bentonita e carvão. Entretanto, sabe-se que a incorporação de novos insumos influencia as propriedades físicas e químicas das pelotas de minério de ferro. Assim, o objetivo deste trabalho é investigar a substituição de calcário por resíduos de mármore no processo de pelotização de minério por meio de testes mecânicos e cinéticos a fim de avaliar o potencial emprego deste resíduo para fins metalúrgico. Para tanto, foram realizadas análise química, difração de raios-X, granulometria e termogravimetria do resíduo de mármore, bem como as análises químicas da cinza do carvão, calcário e da bentonita. Para estudar a composição química ideal das matérias primas na confecção das pelotas, foi estipulado um teor de carbono fixo entre 0,5 - 1,1%, bentonita entre 0,5 - 0,7% e basicidade binária entre 0,15 - 0,45. Os testes de desempenho foram realizados por testes mecânicos (resistência à queda, tamboramento, resistência das pelotas secas e queimadas) e químicos (cinética de redução). A investigação cinética foi realizada pelo método Forced Stepwise Isothermal Analysis com a pelota contendo 0,45 de basicidade binária, 0,5% de carbono fixo e 0,5% de bentonita (Ba0,45 – C0,5 – Be0,5) visto que esta mistura apresentou o melhor comportamento mecânico. A análise cinética foi feita na faixa de temperatura entre 700 - 1100 °C utilizando CO como gás redutor. Os resultados mostraram que o resíduo de mármore é composto principalmente por 40,22% de CaO e 13,22% de MgO, com granulometria entre 0,04 - 56,00 μm. A difração de raios-X mostrou a presença de calcita e dolomita como principais fases. As pelotas de minério de ferro contendo resíduo de mármore para a composição Ba0,45 – C0,5 – Be0,5 apresentaram uma resistência a quedas de 3,5 quedas/pelota, índice de tamboramento de 0,56%, resistência mecânica a seco de 1,53 kgf/pelota e resistência mecânica após a queima de 284,38 kgf. Os estudos cinéticos mostraram que a reação de redução das pelotas com CO ocorreram em duas etapas. A primeira, entre 700 – 800 °C, foi controlada por difusão e apresentou uma energia de ativação de 79,4 kJ/mol. Na segunda etapa, entre 850 – 1050 °C, também foi controlada por difusão. A energia de ativação foi de 157,2 kJ/mol.
