2013/2

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS

Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais

Noções de Metalurgia

Pelotização de Minério de Ferro

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SUMÁRIO

Introdução

Fluxograma do processo produtivo

Preparação das matérias-primas

Aglomeração a frio e a quente

Pelotas para Alto Forno x Redução Direta

Qualidade de pelotas de minério de ferro

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PELLET FEED

( < 0,15 mm)

SINTER FEED ( < 6 mm >0,15 mm)

SINTERIZAÇÃO PELOTIZAÇÃO

SINTER PELOTA

REATORES DE REDUÇÃO

GRANULADO

( > 6 mm)

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5mm<Pelotas<18mm 5mm<Sínter<50mm 6mm<Minério<40mm

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Denomina-se pelotização ao processo de aglomerar o minério de ferro sob a

forma esférica, depois de ser finamente moído, adicionada a umidade

adequada e outros aditivos, efetuando rolamento em tambores ou discos.

INTRODUÇÃO

Importância da Pelotização:

Aproveitamento econômico da fração de partículas ultrafina (< 0,150 mm)

gerada nas minas de minérios;

Ajuste da qualidade química, física e metalúrgica dos aglomerados

esféricos produzidos;

Agregação de valor as cargas metálicas de altos-fornos e reatores de

redução direta.

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Pellet Feed Pelotas

Pellet Feed: partículas ultra-finas de minério de ferro gerada nas

minas (<0,150 mm). É a principal matéria-prima para a fabricação

de aglomerados aproximadamente esféricos.

INTRODUÇÃO

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O pellet feed apesar da sua granulometria fina, ainda não apresenta

propriedades físicas adequadas para as etapas de aglomeração a frio

(pelotamento) e a quente (tratamento térmico) do processo de pelotização.

Pellet feed

- 0,150 mm Pelotamento

Qualidade da

pelota crua

Processamento

térmico

Qualidade da

pelota

queimada

Não satisfatória

Não satisfatória

INTRODUÇÃO

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Desta forma, as partículas do pellet feed (produto da mina) são

cominuídas em moinhos e/ou prensa de rolos para ajuste dos

parâmetros físicos:

a) Superfície específica [cm2/g]

b) % passante em 325 mesh, isto é, %-0,044mm

Pellet feed

1750 cm2/g –

1950 cm2/g

80 a 90% -

0,044mm

Pelotamento Qualidade da

pelota crua

Processamento

térmico

Qualidade da

pelota

queimada

Satisfatória

Satisfatória

INTRODUÇÃO

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FLUXOGRAMA DO PROCESSO PRODUTIVO

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FLUXOGRAMA

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CONCENTRAÇÃO / SEPARAÇÃO

• Atividades típicas de beneficiamento de minérios

• Enriquecimento do teor de ferro metálico

• Remoção parcial de constituintes indesejáveis (ganga: SiO2,

Al2O3, P, Mn, etc)

PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS

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EMPILHAMENTO / HOMOGENEIZAÇÃO

• Minimizar flutuação das propriedades das diversas matérias-

primas.

•Oportunidade para adição de fundentes e combustíveis sólidos.

PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS

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Windrow ModificadoChevron

Aditivos

Windrow ModificadoWindrow ModificadoChevron

Aditivos

Chevron

Aditivos

EMPILHAMENTO / HOMOGENEIZAÇÃO

PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS

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PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS

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PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS

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COMINUIÇÃO E CLASSIFICAÇÃO

• Ajuste das propriedades físicas da mistura de minérios às

exigências do pelotamento e processamento térmico:

- Granulometria: 80-90% < 0,045mm (325 mesh)

- Superfície específica: 1750 – 1950 cm2/g

• É realizada através de moinhos e/ou prensa de rolos.

• Etapa onerosa em consumo energético.

PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS

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PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS

COMINUIÇÃO E CLASSIFICAÇÃO

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Prensa de rolos

PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS

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ADIÇÃO DE AGLOMERANTE

• Possibilitar a formação de pelotas cruas com resistência física

suficiente para resistir ao trajeto pelotamento-forno e evitar a

ocorrência de choque térmico.

PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS

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PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS

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MISTURAMENTO

• Importância de boa eficiência de mistura para garantia da

qualidade das pelotas cruas e redução dos desvios-padrão dos

parâmetros de qualidade.

• Ganhos de eficiência de mistura podem implicar em reduções

expressivas no consumo específico de aglomerantes.

PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS

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Fluxograma da Mistura

Pellet Feed

Antracito +

Calcário

Calcário Calcítico

Calcário Calcítico

Bentonita Antracito

+ Calcário

Orgânicos

240-TC-14

240-TC-13

240-AL-02

240-AL-03

DH-01

DH-02

DH-03

DH-04

DH-05

DH-06

DH-09

DH-10

DH-13 DH-11

DH-14 DH-12

MI-01

MI-02

410-TC-41

410-TC-41

240-SL-04

SL-05 SL-06

240-SL-07 240-SL-10 240-SL-12 240-SL-11

240-SL-08

Fonte: CVRD

PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS

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A aglomeração é feita em duas etapas:

a) Aglomeração a frio (através de tambores ou discos): Etapa de

PELOTAMENTO;

b) Aglomeração a quente (através de fornos de grelha reta, fornos

rotativos ou fornos de cuba): Etapa de Processamento Térmico;

É necessário rigoroso controle de composição química, da

granulometria e da superfície específica dos minérios empregados.

AGLOMERAÇÃO A FRIO E A QUENTE

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PELOTAMENTO

• Etapa de formação de pelotas cruas com tamanho e resistência

mecânica adequados à etapa de processamento térmico.

• Mecanismo baseado na ação de forças capilares no sistema

partículas de minério-água-ar.

• Fatores críticos:

- Umidade da mistura

- Granulometria e superfície específica

- Mineralogia dos minérios

- Tipo e quantidade de aglomerante

- Equipamento e condições operacionais

• As pelotas de produção passam por uma peneira onde é possível

fazer a separação por granulometria Classificação granulométrica

AGLOMERAÇÃO A FRIO

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AGLOMERAÇÃO A FRIO

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Seção TransversalSeção Transversal Na Superfície

Descarga Alimentação

Na Superfície

Descarga Alimentação

AGLOMERAÇÃO A FRIO

Pelotamento em Disco

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Água

Partícula

Forças Capilares no Mecanismo de Aglomeração

AGLOMERAÇÃO A FRIO

Classificação das pelotas cruas

Disco de pelotamento

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Fonte: Curso de Especialização em Sistemas Mínero-Metalúrgicos, 2006

AGLOMERAÇÃO A QUENTE

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Conferir às pelotas alta resistência mecânica e propriedades

metalúrgicas adequadas ao uso nos reatores de redução.

Tratamento Térmico

AGLOMERAÇÃO A QUENTE

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Ciclo Térmico

AGLOMERAÇÃO A QUENTE

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AGLOMERAÇÃO A QUENTE

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AGLOMERAÇÃO A QUENTE

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AGLOMERAÇÃO A QUENTE

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Grelha

Queimador

AGLOMERAÇÃO A QUENTE

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PELOTAS PARA ALTO FORNO X REDUÇÃO DIRETA

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Composição química típica de uma pelota:

Composição química típica do sínter:

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Distribuição granulométrica homogênea e com pequena fração de

partículas abaixo de 5 mm;

Resistência física que garanta a integridade nas operações de manuseio

e transporte;

Baixo conteúdo de ganga ácida (SiO2 e Al2O3);

Baixos teores de elementos deletérios (ex.: P, S, Cu, Ti, Na2O, K2O,

etc);

Alto grau de redutibilidade e metalização;

Baixa tendência à desintegração sob redução (geração de finos);

Baixa tendência à colagem (formação de “clusters”).

Requisitos de qualidade de pelotas

QUALIDADE DE PELOTAS DE MINÉRIO DE FERRO

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Usinas de Pelotização da Vale - Brasil