Sinterização

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Material cedido pelo Departamento de Engenharia

Metalrgica e de Materiais da EEUFMG

Sinterizao- Aula 03 -

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SINTERIZAO

Definio Caractersticas do Snter Evoluo Matrias-primas Processos - Greenwalt e Dwigth-Lloyd Mecanismos de Sinterizao

Zonas de reaes Reaes de Sinterizao

Parmetros de processo Controle operacional Processo HPS

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SINTERIZAO

O processo de sinterizao consiste em:

misturar e homogeneizar: finos de minrio de ferro,

fundentes, combustvel slido e

aditivos com umidade controlada;

submet-los a uma semi-fuso redutora-oxidante: atingindo temperaturas no leito at cerca de 1250C 1350C;

O produto resultante deste processo denominado sntersendo consumido nos altos-fornos

DEFINIO

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Esquema do processo de sinterizao

Sinterizao TratamentoMecnico

Misturamento

Minrio de Fe

Fundentes

gua

Adies

Combustvel

Snter

Calor

FumaasFinos deretorno

SINTERIZAODEFINIO

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SINTERIZAO

Granulometria e composio qumica controlada;

Elevada redutibilidade e baixa degradao sob reduo;

Limitao de elementos qumicos indesejveis para osaltos-fornos

Elevada resistncia mecnica a queda e abraso;

Boas propriedades de amolecimento e fuso

Baixo custo de fabricao

CARACTERSTICAS DOSNTER

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SINTERIZAO

1906: surgimento do processo de sinterizao contnua

(Dwigth-Lloyd/Mxico), sinterizar minrio de cobre; 1908: primeira planta comercial para minrios no

ferrosos; dcada 50: grande avano da sinterizao de minrio de

ferro, com o surgimento do snter auto-fundente; aumento progressivo dos tamanhos das mquinas, controlede RDI e produo compatvel com os grandes altos-fornos;

dcada 70: surgimento do snter heterogneo (baixo teor de

FeO, reduo do consumo energtico e elevadaredutibilidade).

Dcada 80: surgimento do processo HPS/Japo. Controle do processo, qualidade do snter, economia

energtica, controle microestrutural tem sido buscado.

EVOLUO

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SINTERIZAO

Minrio de ferro

Tem como finalidade: atender ao balano de massa dos altos-fornos

atender as limitaes qumicas do gusa para aciaria; permitir uma produo de snter com qualidade.

Sinter feed: Qualidade qumica (Fet, SiO2, Al2O3, P, TiO2, Na2O, K2O, MnO) Distribuio granulomtrica (0,1mm

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SINTERIZAO

Fundentes Tem como finalidade:

Conferir qualidade qumica fsica e metalrgica;

Permitir a excluso destes materiais na carga do alto-forno

Calcrio, serpentinito, dolomita, cal

Fundentes portadores de CaO(calcrio e cal): Limita-se os teores de SiO2, S e visa o mximo de CaO

Escorificao dos sinteres Fundentes portadores de MgO(dolomito e serpentinito)

Propiciar a escria no alto-forno, controle de fluidez e poderdessulfurante;

Serpentinito SiO2 , dolomita SiO2

MATRIAS-PRIMAS

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SINTERIZAO

Combustveis Caractersticas:

Fuso e ignio;

C fixo elevado objetivado

granulometria (0,50 a 3,36mm) *

Tipos Gasoso: gs de coqueria, gs de alto- forno (usado no forno de

ignio)

Lquido: leo (usado no forno de ignio)

Slido: finos de coque, finos de carvo vegetal (sua combusto responsvel pelo andamento do processo)

MATRIAS-PRIMAS

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SINTERIZAO

Aditivos

Tem como objetivo: Introduzir elementos ou compostos inexistentes na carga

Aproveitar resduos da usina (p de alto-forno, lama de aciaria,etc.)

Tipos Minrio de mangans p de alto-forno,

lama de aciaria,

Carepa de laminao, etc.

MATRIAS-PRIMAS

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SINTERIZAO

GREENWALT Intermitente

panela basculvel com fundo de grelha

forno de ignio mvel

DWIGHT-LLOYD Contnuo

esteira rolante com fundo de grelha

forno de ignio fixo

PROCESSOS

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SINTERIZAOPROCESSOS

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SINTERIZAOPROCESSOS

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SINTERIZAOPROCESSOS

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SINTERIZAO

Dois fenmenos distintos:

Fenmenos Fsicos

Transferncia de calor

Criao de uma frente trmica

Velocidade de propagao vazo de ar

Vazo de ar altura de camada, umidade, granulometriada mistura, misturamento, densidade de carregamento(compactao) e intensidade de ignio.

MECANISMOS

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SINTERIZAO

Fenmenos Qumicos

Combusto do carbono

Criao de uma frente de reaes qumicas

Reatividade do combustvel

composio qumica da mistura

MECANISMOS

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SINTERIZAO Zonas de Reaes

Zona mida

Zona de secagem

Zona de reao

Zona de resfriamento

MECANISMOS

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MECANISMOS

Reaes de Sinterizao

Zona mida: Fria e mida que consiste da mistura original; A umidade aumenta a medida em que o processo evolui; Hidratao da cal

CaO + H2O(l) Ca(OH)2

Zona de secagem Vaporizao da umidade

H2O(l) H2O(g)

Aquecimento rpido Perda de gua de cristalizao do minrio de ferro Fe2O3.H2O Fe2O3 + H2O

Desidratao do hidrxido de clcio Ca(OH)2CaO + H2O(l)

SINTERIZAO

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MECANISMOS

Reaes de Sinterizao

Zona de reao (frente de chama): Zona com temperatura bastante elevada; Fenmenos:

1. Liberao dos carbonatos CaCO3 CaO + CO2 / MgCO3 MgO +CO2

2. Formao de escria primria3. Ataque dos xidos, que se tornam pastosos e se dissolvem parcialmente

4. Reduo Fe2O3 Fe3O45. Reoxidao Fe3O4Fe2O3

6. Precipitao dos xidos de ferro: hematita, magnetita e ferritos7. Solidificao da escria e cristalizao

- Combusto do Coque C O2 CO / C + O2 CO2

- Produo de gases: CO, CO2, O2 e N2

SINTERIZAO

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MECANISMOS

Reaes de Sinterizao

Zona de resfriamento

SINTERIZAO

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PARMETROS OPERACIONAIS

Produtividade permeabilidade

Rendimento de Mistura Total

Rendimento do Snter produto

Qualidade Qumica e Fsica

Consumo de energia

SINTERIZAO

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Permeabilidade da zona de combusto

Espessura controladaBoa permeabilidade

Preocupaes

Granulometria do coque

Tipos diferentes de combustveis

Altura da camada (compactao do leito)

SINTERIZAO

Grfico

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Permeabilidade do material sinterizado

Permeabilidade

Presso de suco (depresso)

Vazo de ar para o leito

SINTERIZAO

S AO

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Rendimento Mistura Total

Afeta a gerao de RI

RM (%moinha de coque, VE, altura de camada)

Tratamento mecnico (Britagem e peneiramento)

Mistura crua (entrada de ar falso, queima irregular doforno)

SINTERIZAO

100

CMPRI

SnterRMT

SINTERIZAO

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Rendimento do Snter produto

Degradao no transporte afeta o indice (RAF )

SINTERIZAO

100

Pr

oduzido

fornoalto

Snter

SnterRSP

SINTERIZAO

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Qualidade Qumica e Fsica

Preocupaes com

RDI,

B2,

VE,

Teores de FeO, MgO, Al2O3, etc.

SINTERIZAO

Grfico

SINTERIZAO

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Combustveis

Custo

Funcionamento do Forno de Ignio

5 a 12% energia eltrica

3 a 6% gs

80 a 87% combustvel slido

SINTERIZAO

SINTERIZAO

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Temperatura dos gases

Temperatura elevada penltima caixa de vento

Controle em intervalo estabelecido (Trend)

produtividadepico no final da mquina

produtividadepico no meio da mquina

SINTERIZAO

HPS Hib id P ll i d Si SINTERIZAO

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HPSHibrid Pelletized Sinter

Conceito

Ultiliza percentuais de pelled feed, imprprios para o

processo de aglomerao

Completa micropelotizao de finos de minrio,

Revestimento de fino de coque na superfcie das pelotas,

Adequado sistema de carregamento da esteira ,

Segregao das partculas na camada da mistura asinterizar.

SINTERIZAO

HPS Hib id P ll ti d Si t SINTERIZAO

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Vantagens

Matrias-primas

Flexibilidade no uso de minrio de ampla faixagranulomtrica

Flexibilidade do teor de minrio ferro

Aglomerao Alta produtividade

Alto rendimento produtivo

Baixo consumo de energia

SINTERIZAO


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Vantagens

Qualidade do produto

Alta redutibilidade

Alta qualidade das propriedades a altas temperaturas

SINTERIZAO


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HPSHibrid Pelletized Sinter SINTERIZAO


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Pelotamento Discos: transformar as pelotas verdes atravs de aglomerao

a frio

Parmetros de controle

Rotao (evitar degradao e controlar segregao) Inclinao

Raspadores (orientao das pelotas, nivelamento dacamada de proteo)

Umidade

Tempo de residncia (alimentao, vel de rotao,inclinao, profundidade til, inclinao dos raspadores,camada de proteo)

SINTERIZAO

HPS Hibrid Pelletized Sinter SINTERIZAO

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DISC PELLETIZER

NUMBER OF DISCS 3

DIAMETER (m) 7,5

OPERATIONAL ANGLE 50 3

ROTATION SPEED (rpm) 5 ~ 9

CAPACITY

(ton/hour/disc)125


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HPS Hibrid Pelletized Sinter

Coating Mixer Adio do combustvel formando uma camada de

revestimento de fino de coque a superfcie da pelota.

Produto Quase-Partcula (57 mm), com 3-4% de fino de

coque Melhor revestimento: fino de coque com menor granulometria

Maior granulometria , pior adeso

SINTERIZAO


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COATING MIXER

DIAMETER (m) 3,0

LENGTH(m) 9,5

SPEED (rpm) 5,5

RETENTION TIME (min) 1,5

CAPACITY (ton/hour) 350


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Carregamento Fase do processo muito importante

Impacta diretamente na permeabilidade

Velocidade

Produtividade

Perfil trmico

Rendimento do snter

Antes do HPS Silo de Q-P

Rolo alimentador

SINTERIZAO


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Com HPS Conjunto alimentador (rolo alimentador, drum chute e

SSW)

Melhorias

Permeabilidade do leito Suave alimentao da mquina

Uniformidade do leito

Adequada segregao Aumento da Vel de sinterizao, produtividade, rendimento

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HPS b d e et ed S te SINTERIZAO

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

jan-03

feb-03

mar-03

apr-03

may-03

jun-03

jul-03

aug-03

sep-03

oct-03

nov-04

dec-03

jan-04

feb-04

mar-04

apr-04

may-04

jun-04

jul-04

Andradeore

inmix(%)

HPS


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SINTERIZAO

Raw materials

bins Primary mixerMixture

bins Pelletizer

Discs

Coating Mixer

Roll Feeder

4,474,29

3,11

4,51

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

5,00

Meansize,mm

Raw mix

Quasi-particle

1,36 mm


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SINTERIZAO

Period

160000

140000

120000

100000

80000

Jul/04May/04Mar/04Jan/042002200019981996

40

35

30

25

20

Production

Productivity

HPS process

(ton/month)

(t/m2.24h)


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SINTERIZAO

Period

59,9

59,358,7

58,157,5

6,0

5,5

5,0

4,5

4,0

1,50

1,25

1,00

0,75

0,50

Jul/04May/04Mar/04Jan/042002200019981996

1,6

1,2

0,8

Fe

SiO2

MgO

Al2O3

HPS process


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50/50

SINTERIZAO

Period

88

87

86

85

84

64

6362

61

60

Jul/04May/04Mar/04Jan/042002200019981996

10,5

9,0

7,5

6,0

Shatter Index

Reducibility Index

FeO

HPS process

Sinterização

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Transcript of Sinterização