ROTAS DE PRODUÇÃO DE AÇO FAIXA GRANULOMÉTRICA DOS PRINCIPAIS PRODUTOS DA MINÉRAÇÃO DE FERRO.

ROTAS DE PRODUÇÃO DE AÇOROTAS DE PRODUÇÃO DE AÇO

FAIXA GRANULOMÉTRICA DOS PRINCIPAIS PRODUTOS DA MINÉRAÇÃO DE FERRO

Zona de Amolecimento e Fusão(Redução Direta)

ESTRUTURA INTERNA DO ALTO-FORNOESTRUTURA INTERNA DO ALTO-FORNO

Zona Granular

Zona de Transição(Redução Direta)

Zona de Preparação(Redução Indireta)

PROPRIEDADES DA CARGA DO ALTO-FORNOPROPRIEDADES DA CARGA DO ALTO-FORNOESQUEMA DA REGIÃO INTERNA PROPRIEDADES CONTROLADAS

ZONAS FENÔMENOS SINTER PELOTA MINÉRIO COQUE

GRANULOMETRIA

ZONAGRANULAR

PRÉ-AQUECIMENTO

RESISTÊNCIA RESISTÊNCIA RESISTÊNCIA EADERÊNCIA

RESISTÊNCIA

REDUÇÃO RDI INCHAMENTO CREPITAÇÃO

REDUTIBILIDADE

AMOLECIMENTO

ZONA DEAMOLECIMENTO

E FUSÃO

FUSÃO

REDISTRIBUIÇÃO

DO FLUXO GASOSO

PROPRIEDADES A ALTAS TEMPERATURAS

REATIVIDADE

RESISTÊNCIAAPÓS REAÇÃO

CARACTERIZAÇÃO FÍSICACARACTERIZAÇÃO FÍSICA

ANÁLISE GRANULOMETRICA ANÁLISE GRANULOMETRICA

CELULA DE CARGA

CHAVE LIMITADORA DE CURSO

SILO DE ALIMENTAÇÃO

IMPRES.

MICROCOMPUTADOR

GABINETE DO CIRCUITO

HIDRAULICO

PAINEL DE

OPERAÇÃOCILINDRO

HIDRAULICO

DISPLAY

PRENSA AUTOMÁTICA DE COMPRESSÃO

RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO

ANÁLISE QUÍMICA ANÁLISE QUÍMICA

Fe, S, Zn, As, Co, Cr, Cu, Mo, Ni, Pb, Sb, Sn, V, W, Zr, SiO2, Al2O3, P, Mn, PPC, CaO, MgO, TiO2, FeO, Na2O,

K2O, FeM, FeO, GR, GM ENTRE OUTROS.

PRINCIPAIS REAÇÕES QUÍMICAS NO PRINCIPAIS REAÇÕES QUÍMICAS NO ALTO FORNOALTO FORNO

HEMATITA MAGNETITA WUSTITA Fe METÁLICO Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe

ETAPAS DA REDUÇÃO DO MINÉRIO DE FERRO

Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3 CO2

Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3 H2O

REAÇÕES DE REDUÇÃO

CARACTERIZAÇÃO METALÚRGICACARACTERIZAÇÃO METALÚRGICA

CREPITAÇÃOCREPITAÇÃO

DESINTEGRAÇÃODESINTEGRAÇÃO

INCHAMENTOINCHAMENTO

REDUTIBILIDADEREDUTIBILIDADE

AMOLECIMENTO E FUSÃOAMOLECIMENTO E FUSÃO

CREPITAÇÃOCREPITAÇÃOAo penetrar no forno, o minério sofre choque térmico ao Ao penetrar no forno, o minério sofre choque térmico ao primeirocontato com os gases quentes.primeirocontato com os gases quentes.

A avaliação da crepitação dos minérios granulados tem sido feita A avaliação da crepitação dos minérios granulados tem sido feita principalmente utilizando-se os ensaios COISRMJ (Committee principalmente utilizando-se os ensaios COISRMJ (Committee for Overseas Iron & Steelmaking Raw Materials of Japan) e ISO for Overseas Iron & Steelmaking Raw Materials of Japan) e ISO 8371. 8371.

Em ambos a amostra é submetida a choque térmico Em ambos a amostra é submetida a choque térmico introduzindo-a no forno pré-aquecido a 700introduzindo-a no forno pré-aquecido a 700oo C. Após 30 min é C. Após 30 min é removida para resfriamento brusco ao ar ambiente e peneirada removida para resfriamento brusco ao ar ambiente e peneirada para verificar percentagem de finos gerada abaixo de 5 mm para verificar percentagem de finos gerada abaixo de 5 mm (COISRMJ) ou 6,3 mm (ISO 8371).(COISRMJ) ou 6,3 mm (ISO 8371).

De 3 a 5% o minério é contraindicado para o Alto Forno.

CARACTERIZAÇÃO METALÚRGICACARACTERIZAÇÃO METALÚRGICA


Continuando a descida, a carga vaiContinuando a descida, a carga vaielevando sua temperatura até que começam as reações de elevando sua temperatura até que começam as reações de redução do minérioredução do minério(Fe(Fe22OO33 Fe Fe33OO44 FeO FeO Fe). Fe).

primeira reação primeira reação 400 400ooC, quando (FeC, quando (Fe22OO33) ) (Fe (Fe33OO44). ).

HHHC e MHC e MCFC tem-se aumento de volume CFC tem-se aumento de volume desintregação desintregação

desintegração sob (ou devido à) redução. desintegração sob (ou devido à) redução.

Pelota e sinter Pelota e sinter controla-se a matéria prima controla-se a matéria primaMinério granuladoMinério granulado busca-se outro com menor suscetibilidade à busca-se outro com menor suscetibilidade à desintegração.desintegração.

FORNO PARA ENSAIO DE DESINTEGRAÇÃO

N2

H2

CO

TermoparSelo de gás

Selo de gásColetor de pó

Termopar

CO2

Termopar

Termopar

DIMENSÕES DA RETORTA

200 X 130 mm ( sem aletas )


RDI (Reduction desintegration index) ou LTD (Low-temperature RDI (Reduction desintegration index) ou LTD (Low-temperature disintegration) do minério.disintegration) do minério.RDI RDI ensaios estáticos o ISO 4696-1 e ISO 4696-2. ensaios estáticos o ISO 4696-1 e ISO 4696-2. O ensaio ISO 4696-2 é o mais utilizado pelas usinas siderúrgicas do O ensaio ISO 4696-2 é o mais utilizado pelas usinas siderúrgicas do Brasil e Ásia;Brasil e Ásia;RDI <%<3,15mmRDI <%<3,15mm

Após o tamboramento da amostra reduzida a 550 o C. Os Após o tamboramento da amostra reduzida a 550 o C. Os granulados são considerados de desintegração satisfatória quando granulados são considerados de desintegração satisfatória quando apresentam RDI inferiores a 20% e pelotas RDI menor que 14%.apresentam RDI inferiores a 20% e pelotas RDI menor que 14%.

TOMBORAMENTOTOMBORAMENTO


No ensaio LTD a redução é feita a 500 No ensaio LTD a redução é feita a 500 ooC simultaneamente com o C simultaneamente com o tamboramento da amostra. Após peneiramento, determina-se a tamboramento da amostra. Após peneiramento, determina-se a percentagemde material retido em 6,30 mm, bem como a passante percentagemde material retido em 6,30 mm, bem como a passante em 3,15 mm e 0,50 mm. As pelotas de LTD satisfatório apresentam em 3,15 mm e 0,50 mm. As pelotas de LTD satisfatório apresentam %<6,3 mm inferior 20%.%<6,3 mm inferior 20%.


minério deve atingir a chamada “zona de reserva térmica” (ZRT) minério deve atingir a chamada “zona de reserva térmica” (ZRT)

Já todo reduzido a FeO (wustita). A ZRT é a região isotérmica do Já todo reduzido a FeO (wustita). A ZRT é a região isotérmica do alto-forno em que a temperatura da carga é igual à do gás. 1000 ou alto-forno em que a temperatura da carga é igual à do gás. 1000 ou 800 800 00C as reações de redução de Fe2O3 C as reações de redução de Fe2O3 Fe3O4 Fe3O4 FeO são FeO são termodinamicamente bem mais favoráveis do que a redução final termodinamicamente bem mais favoráveis do que a redução final FeO FeO Fe. Fe.A quantidade de oxigênio por atómo de ferro a ser removida na A quantidade de oxigênio por atómo de ferro a ser removida na reação FeO reação FeO Fe é bem maior que nas etapas anteriores, e as Fe é bem maior que nas etapas anteriores, e as ligações Fe-O a serem quebradas são mais fortes. ligações Fe-O a serem quebradas são mais fortes.


O tempo para reduzir é menor antes de começar o amolecimento O tempo para reduzir é menor antes de começar o amolecimento do minério. do minério.

Redutibilidade é de extrema importância Redutibilidade é de extrema importância traduz a capacidade traduz a capacidade da matéria prima transferir o oxigênioda matéria prima transferir o oxigênio

A ISO 7215, mais utilizado pela siderurgia brasileira e asiática,A ISO 7215, mais utilizado pela siderurgia brasileira e asiática,A ISO 4695, mais empregado na Europa.A ISO 4695, mais empregado na Europa.

No ensaio ISO 7215 a redução da amostra do minério é feita a 900 No ensaio ISO 7215 a redução da amostra do minério é feita a 900 ooC, durante 3 horas. O grau de redução final obtido expressa o C, durante 3 horas. O grau de redução final obtido expressa o índice de redutibilidade do minério.índice de redutibilidade do minério.


São de alta redutibilidade pelotas com índice maior que x%, São de alta redutibilidade pelotas com índice maior que x%, granulado maior que 50% e sinter maior que x%. granulado maior que 50% e sinter maior que x%.

No ensaio ISO 4695 a redução é feita a 950 No ensaio ISO 4695 a redução é feita a 950 ooC e determina-se a C e determina-se a velocidade de redução no instante em que se atinge 40% da velocidade de redução no instante em que se atinge 40% da redução do minério (redução total da magnetita a wustita).redução do minério (redução total da magnetita a wustita).

FORNO PARA ENSAIO DE REDUÇÃO

N2 CO

Balança

Saída de gás

Termopar

Termopar

Entrada de gás

INCHAMENTOINCHAMENTONo caso de pelotas há mais um aspecto que deve ser avaliado durante No caso de pelotas há mais um aspecto que deve ser avaliado durante sua reduçãosua redução (o inchamento)

i)reduzindo a amostra sem colocação de carga sobre ela; Os ensaios de inchamento livre são mais usados na siderurgia asiática,podendo ser realizados segundo as nomas ISO 4698 ou JIS M8715.

Mede-se o volume das pelotas antes e depois da redução e calcula-se sua variação percentual. Pelotas devem apresentar inchamento menor que 16%.

INCHAMENTOINCHAMENTO

ii) submetendo a amostra a pressão mecânica enquanto é reduzida.

O ensaio de inchamento sob carga mecânica é mais usado na Europa, mas particularmente na Alemanha, segundo a norma ISO 7992. Determina-se a perda de carga máxima ocorrida no ensaio (ou seja, inchamento medido por meio de seu efeito na permeabilidade do leito).).).

FORNO PARA ENSAIO DE INCHAMENTO

Termopar

Saída de gás

N2 CO

Entrada de gás

AMOLECIMENTO E FUSÃOAMOLECIMENTO E FUSÃO

Voltando à descida da carga no alto-forno, depois de passar pela Voltando à descida da carga no alto-forno, depois de passar pela ZRT o minério reduzido vai elevando sua temperatura à medida ZRT o minério reduzido vai elevando sua temperatura à medida que desce no forno até atingir sua temperatura de amolecimento que desce no forno até atingir sua temperatura de amolecimento e, mais tarde, a de fusão.e, mais tarde, a de fusão.

A diferença de temperatura fusão/amolecimento deverá ser a A diferença de temperatura fusão/amolecimento deverá ser a menor possível para menor possível para evitar a formação de uma zona plástica o qual prejudica a permebilidade do forno. Pode-se adicionar MgO caso o minério tenha baixa redutibilidade para aproximar o ponto de fusão ao ponto de amolescimento dando mais tempo para total redução do minério.

ENSAIO DE AMOLECIMENTO E FUSÃOENSAIO DE AMOLECIMENTO E FUSÃO- Procedimento Experimental -- Procedimento Experimental -

COQUE

CARGA METÁLICA

COQUE

AQUISIÇÃO DE DADOS

PARÂMETROS MONITORADOS

• temperatura

• deslocamento

• perda de pressão

• gás de saída


COQUE

CARGA METÁLICA

COQUE


COQUE

FINALMENTEFINALMENTE

As especificações para granulados, pelotas e sinter são estabelecidasem função do comportamento que o minério deve apresentar:

no transporte e manuseio: resistência mecânica;

na zona granular do alto-forno: distribuição granulométrica favorável aescoamento, baixa crepitação, baixo RDI ou LTB e elevada redutibilidade;

na zona inferior do alto-forno: amolecimento a temperaturas mais altas, faixa estreita de amolecimento, química de escória favorável a seu gotejamento e escoamento e às reações de purificação do gusa e composição química do ferro-gusa adequada à aciaria.

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