BRPI0505675B1 - Método para produção de um aglomerado sinterizado para produção de ferro. - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE UM AGLOMERADO SINTERIZADO PARA PRO- DUÇÃO DE FERRO".

Campo da Invenção A presente invenção refere-se a um aglomerado sinterizado u- sado como matéria-prima para altos fornos e métodos de produção do mes- mo.

Descrição das Técnicas Relativas Um aglomerado sinterizado usado como matéria-prima para al- tos fornos tem excelente capacidade de redução e excelentes propriedades a alta temperatura se comparado com minérios de ferro naturais. Portanto, o aglomerado sinterizado encoraja uma diminuição na razão de combustível de um alto forno, melhoria na permeabilidade do gás no fundo de um alto forno e produção de ferro fundido com baixo teor de silício. Geralmente a razão da mistura do aglomerado sinterizado para as matérias-primas do alto forno é controlada em 70% ou mais. O aglomerado sinterizado é geralmente dividido em minério de sinter e péletes. O minério de sinter e os péletes são diferentes em distribuição do tamanho de partícula das matérias-primas, no método de produção, e nas propriedades físicas e químicas do sinter. Por- tanto, os efeitos no alto forno são diferentes. No Japão e nos principais paí- ses produtores de ferro, o minério de sinter é usado como matéria-prima do alto forno, isto é, como o aglomerado, dos pontos de vista da qualidade do aglomerado e do custo de produção. A figura 1 é um diagrama esquemático de um processo geral de produção do minério de sinter. Uma pluralidade de minério de ferro fino, mo- inha de coque, fundentes tais como pedra calcária, e um aglomerante tal como cal viva usada na aglomeração são alimentados a partir de um depósi- to de matéria-prima 1, e finos de retorno gerados em um processo de penei- ração são alimentados a partir de um depósito de finos de retorno 2 a uma razão de mistura predeterminada. Então, esses são aplicados à mistura para granulação até quase-partícula em um misturador primário 31 sob umidifica- ção. O teor de umidade para a umidificação durante a mistura para granula- ção até quase-partícula depende das condições da mistura das matérias- primas. Quando o minério de limonita australiana é incluído em uma alta ta- xa de mistura, o teor de umidade deve ser alto; e hematita e magnetita den- sas sul-americanas de alta qualidade são incluídas a uma alta razão de mis- tura, o teor de umidade deve ser baixo. A quantidade de combustível sólido depende do tipo de minério e da qualidade necessária do sinter, mas é ge- ralmente de 3 a 4%. Quase-partículas úmidas descarregadas do misturador primário 31 são alimentadas em um misturador secundário 32 de forma a também promover a granulação e melhorar a resistência. As quase- partículas assim obtidas geralmente têm um tamanho de partícula de 3 a 5 mm. As quase-partículas são transportadas até uma máquina de sinteriza- ção de deslocamento sem-fim e são alimentadas a uma tremonha de surto de mistura de matéria-prima 5. Na máquina de sinterização uma parte de um produto de minério de sinter alimentado por um tremonha de camada de so- leira 4 é espalhado em uma palheta 10 tendo um fundo de rede, e as quase- partículas são alimentadas na camada de soleira.

As quase-partículas são alimentadas pela tremonha de surto de matéria-prima 5 com um tremonha de cilindro 7. As quase-partículas alimen- tadas são carregadas para a grelha enquanto escorregam em uma superfí- cie de uma chapa defletora 6. As quase-partículas alimentadas à grelha são ajustadas por uma chapa de corte 8 de forma a ter uma espessura de cama- da do leito predeterminada e são transportadas até um forno de ignição 9 pelo movimento da grelha. No forno de ignição 9, um maçarico de ignição montado na direção da largura da grelha acende o combustível sólido, por exemplo, moinha de coque, nas quase-partículas na parte da superfície do leito; assim, inicia-se a queima. Na máquina de sinterização, o ar é fornecido a uma camada de enchimento de quase-partículas pela sucção de um venti- lador de sucção 18 através de uma corrediça, um duto principal 16, e um sistema de tratamento de coletor de poeira e de gás de exaustão 17 monta- do no duto principal. A posição da ignição no leito abaixa-se gradualmente com o movimento da grelha, e a reação de sinterização é completada próxi- mo à parte de descarga do minério da grelha. A produtividade, o rendimento e a qualidade do produto do minério de sinter são grandemente influencia- dos pela estrutura do leito, por exemplo, a permeabilidade do ar no leito e a distribuição do combustível sólido na direção da altura do leito. Portanto, um método para alimentar as quase-partículas à grelha é importante porque in- fluencia na estrutura do leito. Na publicação de pedido de patente japonesa n° 7-167566, é introduzida uma calha do tipo tela ao invés da chapa defleto- ra 6 para melhorar a estrutura de enchimento das quase-partículas. Assim, a qualidade do minério de sinter é melhorada e é alcançada uma melhoria na operação de sinterização, tal como uma redução no consumo específico de moinha de coque.

Um bolo sinterizado tendo uma sensibilidade ao calor de cerca de 400 a 500°C, que é descarregado de uma peça de descarregamento de minério após o término da sinterização, é triturado em um triturador primário 11 e então peneirado em uma tela quente 12. O minério sob a peneira é re- tornado ao depósito de retorno de finos 2 como fino de retorno. O minério sobre a peneira é resfriado com um resfriador 13 de forma a recuperar o ca- lor sensível, e o calor recuperado é transformado em vapor ou energia elétri- ca. O minério de sinter resfriado até abaixo de 100°C é triturado em um tritu- rador secundário 14 e então é peneirado novamente em uma tela fina 15. O minério de sinter assim classificado por tamanho e tendo um tamanho de partícula de 5 a 50 mm é transportado até um alto forno como o aglomerado definitivo da matéria-prima do alto forno. O minério de sinter sob a peneira nessa etapa, que tem um tamanho de partícula de 5 mm ou menos, é retor- nada ao depósito de retorno de finos 2 como fino de retorno. Uma parte do produto separada pela tela fria 15 é retornada para o depósito de camada de soleira 4 como minério de camada de soleira. A formação das quase-partículas é executada pelo misturador primário 31 de um misturador de tambor e pelo misturador secundário 32 de um misturador de tambor. Entretanto, quando uma razão de grãos finos para a matéria-prima for alta, a aglomeração com o misturador de tambor não pode desenvolver suficientemente o crescimento das quase-partículas. Isto é provocado pelo fato de que a função de mistura do misturador não é sufici- ente mesmo se os dois misturadores de tambor forem usados. Na publica- ção de pedido de patente japonesa n° 6-33151, a função de aglomeração é melhorada granulando-se as matérias-primas de grãos finos com um peleti- zador de disco ao invés do misturador. A Figura 2 mostra um processo descrito na publicação de pedido de patente japonesa n° 6-33151. A aglomeração das matérias-primas con- tendo grãos finos a uma razão alta é melhorada usando-se o peletizador de disco 31a. Com o prosseguimento da aglomeração, a difusão do oxigênio para dentro das quase-partículas é suprimida, de forma que a queima da moinha de coque embalada internamente nas quase-partículas é retardada.

Portanto, a moinha de coque é alimentada a partir de um depósito de maté- ria-prima 20 de forma a revestir as superfícies das quase-partículas aglome- radas. Assim, a qualidade da queima é melhorada. As quase-partículas pro- duzidas são transportadas para um dispositivo de alimentação do tipo tela 7a através de uma esteira alimentadora 6a de forma que as quase-partículas são alimentadas à grelha sem quebras, ao invés de carregar as quase- partículas na tremonha de surto de mistura de matéria-prima. O processo mostrado na figura 2 está sendo operado como uma usina em grande escala tendo uma área de grelha disponível de 530 m2 para produzir sete milhões de toneladas por ano (Boletim do Iron and Steel Institute of Japan (Ferrum), 2004, 9:574). A figura 3 mostra um processo de produção de uma usina real.

Em relação aos recursos, o Japão depende da Austrália para 61% dos recursos de minério de ferro. Em geral, o minério australiano tem uma qualidade de minério altamente contendo limonita tendo uma grande quantidade de água combinada. Tal minério australiano tende a causar a deterioração do rendimento do produto e da produtividade devido à saída da água combinada durante o processo de sinterização e à desigualdade local na sinterização. Por outro lado, a pseudo-granularidade em uma etapa de tratamento preliminar é excelente devido à alta capacidade de retenção de água do minério. Portanto, quando a razão de mistura do minério de grão fino é baixa, por exemplo, quando o teor de minério tendo um tamanho de partícula de 0,125 mm é de 10% em peso ou menos, a produção de quase- partículas pode ser executada suficientemente pelo processo que usa o mis- turador primário 31 e o misturador secundário 32 mostrados na figura 1.

Em comparação com isto, em relação aos recursos, a quantida- de de produção de minério sul-americano está próxima daquela do minério australiano, e o Japão importa uma grande quantidade de minério sul- americano. Em geral, o minério sul-americano, em particular, hematita espe- cular altamente mineralizada é de alta qualidade e é adequado como maté- ria-prima de altos fornos. Entretanto, é reconhecido que o minério sul- americano tem baixa compatibilidade com a água e baixa propriedade de aglomeração. Portanto, quando a matéria-prima de grão fino inclui uma pe- quena quantidade de minério australiano de alto teor de água combinada e uma grande quantidade de minério sul-americano de alta qualidade, os pro- cessos de granulação e de alimentação mostrados na figura 1 provocam uma diminuição na produtividade e no rendimento de um aglomerado pela deterioração da propriedade de aglomeração e ruptura das quase-partículas, que são problemas.

Com vistas a melhorar os problemas acima mencionados, foi desenvolvido um processo para produção de minério de sinter usando-se o peletizador de disco como misturador primário. A figura 2 é um diagrama esquemático mostrando o processo de produção do minério de sinter usan- do-se o peletizador de disco. A figura 3 é um diagrama esquemático mos- trando um processo convencional de produção de minério de sinter usando- se o peletizador de disco como misturador primário e uma correia alimenta- dora como dispositivo de alimentação para a máquina de sinterização. Em ambos os processos os problemas de deterioração da propriedade de aglo- meração e uma diminuição na produtividade e no rendimento são ainda mantidos já que a mistura da matéria-prima inclui uma pequena quantidade de minério australiano de alto teor de água combinada e uma quantidade predominante de minério sul-americano de alta qualidade, que tem uma propriedade de aglutinação insuficiente.

Resumo da Invenção É objetivo da presente invenção fornecer um aglomerado sinteri- zado para produção de ferro, preparado usando-se uma mistura de maté- rias-primas, incluindo uma pequena quantidade de minério australiano e uma quantidade predominante de minério sul-americano de grão fino de alta qua- lidade, que é insuficiente na propriedade de aglomeração, e fornecer um mé- todo para produção do mesmo.

Para alcançar o objetivo, a presente invenção fornece um aglo- merado sinterizado para produção de ferro produzido usando-se uma mistu- ra de matérias-primas, onde a razão de mistura do minério de limonita con- tendo 3% em peso ou mais de água combinada para a mistura de matérias- primas é de 15% em peso ou menos; e a mistura de matérias-primas tem uma distribuição de tamanho de partículas tal que o tamanho de partícula correspondente a 50% em peso da razão de peso acumulada da mistura de matérias-primas está na faixa de 0,2 a 2,0 mm, o tamanho de partícula cor- respondente a 25% em peso da razão de peso acumulada é de menos de 0,5 mm, e o tamanho de partícula correspondente a 75% em peso da razão de peso acumulada é de 1,5 mm ou mais. A presente invenção também fornece um método para produção de um aglomerado sinterizado para produção de ferro usando-se uma mistu- ra de matérias-primas, onde a razão de mistura de minério de limonita con- tendo 3% em peso ou mais de água combinada para a mistura de matérias- primas é de 15% em peso ou menos; e a mistura de matérias-primas tem uma distribuição de tamanho de partículas tal que o tamanho de partículas correspondente a 50% da razão de peso acumulada da mistura de matérias- primas está na faixa de 0,2 a 2,0 mm, o tamanho de partícula corresponden- te a 25% da razão de peso acumulada é de menos de 0,5 mm, e o tamanho de partícula correspondente a 75% em peso da razão de peso acumulada é de 1,5 m ou mais. A presente invenção também fornece um método para produzir- se um aglomerado sinterizado para produção de ferro, o método compreen- dendo as etapas de: fornecimento de uma mistura de matérias-primas, onde a razão de mistura do minério de limonita contendo 3% ou mais de água combinada para a mistura de matérias-primas é de 15% ou menos; e a mistura de maté- rias-primas tem uma distribuição de tamanho de partículas tal que o tama- nho de partícula correspondente a 50% em peso da razão de peso acumula- da da mistura de matérias-primas está na faixa de 0,2 a 2,0 mm, o tamanho de partículas correspondente a 25% da razão de peso acumulada é de me- nos de 0,5 mm, e o tamanho de partícula correspondente a 75% em peso da razão de peso acumulada é de 1,5 mm ou mais; uma primeira etapa de aglomeração da mistura de matérias- primas fornecidas com um peletizador de disco para formar quase- partículas; e uma segunda etapa de aglomeração de revestimento da superfí- cie das quase-partículas pela carga de um misturado de tambor com com- bustível sólido em uma quantidade de 20% em peso ou mais da quantidade total do combustível sólido a ser adicionado como fonte de calor para sinteri- zação, produzindo portanto quase-partículas sólidas revestidas de combustí- vel.] O método acima mencionado para produção de aglomerado sin- terizado para produção de ferro, quando é aplicado a uma máquina de sinte- rização tendo uma área de grelha disponível de menos de 400 m2, inclui pre- ferivelmente a etapa de alimentação das quase-partículas revestidas de combustível sólido a uma máquina de sinterização com um tremonha de sur- to de mistura de matéria-prima e uma calha do tipo tela e inclui a etapa de controle da altura da carga das quase-partículas na tremonha de surto para menos de 4,0 m. O método acima mencionado para produção do aglomerado sin- terizado para produção de ferro, quando é aplicado a uma máquina de sinte- rização tendo uma área de grelha disponível de 400 m2 ou mais, inclui prefe- rivelmente a etapa de alimentação das quase-partículas revestidas de com- bustível sólido a uma máquina de sinterização com uma correia alimentado- ra e uma calha do tipo tela.

Breve Descrição dos Desenhos A FIGURA 1 é um diagrama esquemático mostrando um proces- so convencional para produção de aglomerado sinterizado. A FIGURA 2 é um diagrama esquemático mostrando um proces- so de produção de aglomerado sinterizado usando-se um peletizador de dis- co como um misturador primário. A FIGURA 3 é um diagrama esquemático mostrando um proces- so de produção de aglomerado sinterizado usando-se um peletizador de dis- co como um misturador primário e uma correia alimentadora como dispositi- vo de alimentação para uma máquina de sinterização. A FIGURA 4 é um diagrama esquemático mostrando um proces- so de produção de aglomerado sinterizado conforme a presente invenção. A FIGURA 5 é um gráfico mostrando as distribuições de tama- nho de partículas da matéria-prima minério de ferro preparadas para um tes- te de aglomeração. A FIGURA 6 é um gráfico mostrando as distribuições de tama- nho de partículas das quase-partículas após a aglomeração. A FIGURA 7 é um diagrama mostrando a estrutura de um pote experimental de sinterização. A FIGURA 8 é um gráfico mostrando os resultados do teste de pote quando o minério Y contendo uma grande quantidade de água combi- nada é substituído pelo minério C contendo uma pequena quantidade de água combinada.

As FIGURAS 9a e 9b são gráficos mostrando as distribuições de tamanho de partículas das matérias-primas antes da aglomeração e as dis- tribuições dos tamanhos de partículas das quase-partículas após a aglome- ração, em duas condições de matérias-primas. A FIGURA 10 é um diagrama esquemático mostrando um tre- monha de surto experimental. A FIGURA 11 é um gráfico mostrando os resultados de um teste de sinterização usando-se quase-partículas preparadas por uma experiência de alimentação mostrada na FIGURA 10. A FIGURA 12a é uma fotografia mostrando a textura do aglome- rado preparada pela sinterização das quase-partículas com moinha de co- que embaladas internamente, e a FIGURA 12b é uma fotografia mostrando a textura do aglomerado conforme a presente invenção.

Configurações para Execução da Invenção Na presente invenção, a propriedade de aglomeração de uma mistura de matéria-prima é melhorada por meio do ajuste da distribuição de tamanho de partículas de forma a ter-se uma faixa ampla de tamanho de partículas sob tais condições em que a aglomeração é difícil porque a mistu- ra de uma pequena quantidade de minério de limonita e uma quantidade predominante de minério sul-americano de grão fino e alta qualidade. Quan- do um material granular é aglomerado enquanto está sendo umedecido, as características de aglomeração dependem da estrutura do revestimento das quase-partículas. A distribuição de tamanho das partículas de matéria-prima é ajustada para ter uma ampla faixa de tamanho de partículas, a saber, a distribuição de tamanho de partículas das matérias-primas é ajustada para incluir grãos brutos e grãos finos de forma a produzir-se quase-partículas tendo alta densidade de revestimento e alta resistência. Assim, as quase- partículas tendo alta resistência podem ser produzidas.

Matérias-primas convencionais a serem sinterizadas são regula- das por um tamanho médio de partículas tal média aritmética, uma média harmônica, e uma média geométrica. Entretanto, a faixa do tamanho de par- tículas não pode ser suficientemente explicada pela regulagem do tamanho médio de partícula. Por exemplo, é óbvio que a propriedade de aglomeração é mudada com a faixa de tamanho de partículas mesmo se o tamanho mé- dio de partículas da matéria-prima for o mesmo. Na presente invenção, co- mo um parâmetro indicativo do tamanho de partículas, 50% em peso do ta- manho de partículas calculado a partir de uma curva de distribuição de ta- manho de partículas acumulada definem o tamanho médio de partícula. Co- mo parâmetros indicando a faixa do tamanho de partículas, 25% em peso de tamanho de partículas e 75% em peso de tamanho de partículas calculado a partir da curva de distribuição de tamanhos de partículas acumulada definem os grãos finos e os grãos brutos, respectivamente. Esses três parâmetros tornam possível avaliar-se a propriedade de aglomeração com base no ta- manho de partículas. A propriedade de aglomeração pode ser melhorada executando-se a aglomeração sob controle usando-se esses parâmetros.

Entretanto, quando existe combustível sólido no interior das quase- partículas, um atraso na queima do combustível sólido é provocado pela ve- locidade de queima suprimida do combustível sólido no interior das quase- partículas na maquina de sinterização. O atraso da queima pode provocar uma diminuição na produtividade do minério de sinter e pode provocar um aumento no teor de FeO e uma diminuição na redutibilidade do minério de sinter produzido. Esses fenômenos são preferivelmente suprimidos pela adi- ção de combustível sólido na etapa de aglomeração pelo primeiro peletiza- dor de disco em uma quantidade de menos de 20% em peso da quantidade total de combustível sólido a ser adicionada como fonte de calor para a sin- terização e a adição de combustível sólido na etapa de aglomeração pelo segundo misturador de tambor a uma quantidade igual a ou de mais que 20% em peso da quantidade total. O combustível sólido reveste as superfí- cies das quase-partículas, o contato entre o combustível sólido e o oxigênio é melhorado, e a velocidade de queima no processo de sinterização é ele- vada; assim, a melhoria na produtividade e na qualidade é alcançada.

As quase-partículas produzidas com uma mistura de matérias- primas incluindo grãos finos a uma alta razão de mistura são preferivelmente alimentadas a uma máquina de sinterização por uma correia alimentadora para suprimir a quebra das quase-partículas revestidas com combustível sólido. O dispositivo de alimentação de uma máquina de sinterização geral é posicionado diretamente acima de uma palheta. Portanto, quando a correia alimentadora é usada, a área de grelha disponível é reduzida pelo comprimento da correia de alimentação. Adicionalmente, uma vez que ne- nhuma tremonha de surto é fornecida com o dispositivo de alimentação u- sando-se a correia de alimentação, a velocidade de produção de quase- partículas e a velocidade de movimentação da máquina de sinterização es- tão diretamente ligadas uma à outra. Como resultado, a flexibilidade na ope- ração do processo de aglomeração é altamente diminuída.

Para melhorar tal dificuldade no controle do dispositivo de ali- mentação com a correia de alimentação e para manter a área de grelha dis- ponível, as quase-partículas são preferivelmente armazenadas em um tre- monha de surto e são alimentados a partir desse tremonha de surto, da mesma forma que na máquina de sinterização convencional. Entretanto, uma vez que a resistência das quase-partículas produzidas com uma mistu- ra de matérias-primas incluindo minério de grão fino a uma alta razão de mistura é baixa se comparada com aquela das quase-partículas gerais a serem sinterizadas, é desejável que a altura de carregamento das quase- partículas na tremonha de surto é controlada adequadamente. Esse controle adequado diminui a quebre das quase-partículas quando as quase- partículas são alimentadas a partir da tremonha de surto. A figura 4 mostra todo o sistema do processo de sinterização incluindo a produção das quase- partículas e a alimentação delas para a máquina de sinterização conside- rando-se os aspectos acima mencionados.

Em geral, um aglomerado produzido com matérias-primas con- tendo principalmente grãos finos sul-americanos de alta qualidade tem exce- lentes propriedades físicas e químicas como matéria-prima de altos fornos.

Portanto, usando-se o aglomerado produzido conforme a presente invenção como matéria-prima de altos fornos a uma razão de mistura maior que um nível predeterminado, é esperado que se alcance um método para operação do alto forno de forma a executar uma diminuição na razão de combustível do alto forno pela melhoria da redutibilidade do aglomerado, uma melhoria nas propriedades a altas temperaturas pela diminuição do teor de FeO, e a operação do alto forno a um baixo teor de silício.

Na presente invenção, a quantidade de mistura de minério de limonita contendo 3% em peso ou mais de água combinada é regulada de forma que a matéria-prima de grãos finos a inclua em 15% em peso ou mais.

Quando a quantidade de mistura de minério de limonita exceder 15% em peso, a propriedade de aglomeração é melhorada. Entretanto, um aumento na necessidade da unidade de combustível sólido, a deterioração da produ- tividade, e uma diminuição no rendimento tendem a ser provocadas pela reação de desidratação no processo de sinterização e pela sinterização lo- calmente desigual no leito de sinterização. Portanto, é desejável que a razão de mistura do minério contendo água combinada seja de 10% em peso ou menos enquanto a propriedade de aglomeração é melhorada. A aglomera- ção com um peletizador de disco é diferente daquela com um misturador de tambor. No peletizador de disco, quase-partículas crescidas são preferenci- almente descarregadas para o lado de fora do peletizador pela função de peneiração do peletizador de disco após o crescimento das quase- partículas. O crescimento das quase-partículas requer que os grãos finos tenham um tamanho de 0,1 mm ou menos. Adicionalmente, os grãos brutos tendo um tamanho de 3 mm ou mais são necessários como um núcleo para a aglomeração. Experimentalmente, a mistura de matérias-primas é neces- sária para se ter a seguinte distribuição de tamanho de partícula: o tamanho de partículas correspondente a 50% em peso de ra- zão de peso acumulado está na faixa de 0,2 a 2,0 mm; o tamanho de partículas correspondente a 25% de razão de pe- so acumulado é de menos de 0,5 mm; e o tamanho de partículas correspondente a 75% em peso de ra- zão de peso acumulado é de 1,5 mm ou mais. A distribuição de tamanho de partículas preferível é: o tamanho de partículas correspondente a 50% em peso de ra- zão de peso acumulada está na faixa de 0,2 a 2,0 mm; o tamanho de partículas correspondente a 25% de razão de pe- so acumulada é de menos de 0,2 mm; e o tamanho de partículas correspondente a 75% em peso de ra- zão de peso acumulada é de 2,0 mm ou mais. A distribuição do tamanho de partículas é regulada na base da produtividade do minério de sinter. A distribuição de tamanho de partícu- las é transferida para o lado dos grãos brutos quando a produtividade é alta e transferida para o lado de grãos finos quando a produtividade é bai- xa. Em um processo de peletização convencional usando-se um peletiza- dor de disco que é o mesmo que aquele usado na presente invenção, ta- manhos de partículas das matérias-primas são regulados de forma que 70% em peso ou mais dos grãos tenham um tamanho de partícula de 0. 0044mm ou menos. Assim, a presente invenção é diferente do processo convencional no tamanho de partículas e também na distribuição do ta- manho de partículas.

Quando as quase-partículas são granuladas com o peletizador de disco sendo excelente na função de granulação pelo uso de misturas de matérias-primas de grãos finos e de grãos brutos, a densidade do revesti- mento é alta se comparada àquela das quase-partículas preparadas pelo processo convencional de sinterização mostrado na figura 1. Portanto, quando o combustível sólido é revestido internamente nas quase-partículas conforme mostrado na figura 1, a difusão do oxigênio no interior das quase- partículas durante o processo de sinterização é suprimida. Isto provoca um aumento na necessidade de combustível sólido da unidade, uma diminuição na produtividade e um aumento de FeO no minério de sinter produzido. O aumento de FeO também provoca uma diminuição da redutibilidade. Portan- to, é desejável que todo o combustível sólido seja adicionado a partir de um reservatório de combustível sólido 20 mostrado na figura 2 para revestir as superfícies das quase-partículas.

Um método para alimentação das quase-partículas à máquina de sinterização através da correia de alimentação mostrado na figura 2 é desejável do ponto de vista de inibir a quebra, e uma usina industrial in- troduziu esse método e tendo uma medida de área de grelha disponível de 530 m2 para produzir sete milhões de toneladas mostrada na figura 3 está sendo operada adequadamente. Quando as quase-partículas são alimentadas a partir de uma tremonha de elevação 5 mostrado na figura 1, a razão de quebra das quase-partículas produzidas usando-se maté- rias-primas de grãos finos é aumentada pelo peso de carga na tremonha com um aumento na escala de produção. Como resultado, a permeabili- dade do ar no leito de sinterização é piorada. A correia alimentadora é usada com base na razão acima mencionada. Por outro lado, na máquina de sinterização que tem uma área disponível de menos de 400 m2, o ta- manho da tremonha de surto é relativamente pequeno e o peso de carga é baixo. É reconhecido que a quebra das quase-partículas pode ser su- primida controlando-se o nível da tremonha para que seja de menos de 4,0 m. Para também suprimir a quebra, é desejável controlar-se a área de grelha disponível para ser 300 m2 ou menos e o nível da tremonha para ser de 3,0 m ou menos.

Uma vez que o minério aglomerado produzido conforme a pre- sente invenção é de alta qualidade, ele é excelente como matéria-prima de alto forno. Adicionalmente, as necessidades atuais na operação de altos for- nos, isto é, efeitos vantajosos tais como a diminuição na razão de combustí- vel e a produção de ferro gusa com baixo teor de silício, podem ser alcança- dos. Esses efeitos aparecem dependendo da razão de mistura do aglomera- do da presente invenção. Em particular, os efeitos são significativos em um cubo de alto forno e uma peça de fusão suave quando a razão é de 50% ou mais. A forma do produto da presente invenção é basicamente a mesma daquela de um minério de sinter usual. Portanto, a razão da mistura não tem um limite superior devido às propriedades físicas provocadas pela sua forma circular, como um pélete.

EXEMPLO EXEMPLO 1: Influência da razão de mistura de minério contendo água com- binada na operação de sinterização. A Tabela 1 mostra matérias-primas e componentes químicos usados em um teste de aglomeração. Aqui, o minério Y é minério austra- liano de alto teor de água combinada e minério C é minério sul-americano de alta qualidade. Finos da mistura S são usados com matérias-primas tendo uma distribuição do tamanho de partículas similar àquela do minério Y e tendo um baixo teor de água combinada. Essas matérias-primas fo- ram usadas para aglomeração de tal forma que a razão de mistura do mi- nério C era constante a 50% em peso e a razão de mistura do minério Y foi mudada na faixa de 5 a 25% em peso pela substituição por minério de pequeno tamanho e o sinter passando através de uma peneira pelos 5% em peso.

Tabela 1 Essas misturas de matérias-primas foram ajustadas para ter uma basicidade (=CaO/SiC>2) de 1,8 a 2,0 com pedra calcária e cal viva. A quantidade de calor provocada pela água combinada aumentada com o au- mento do teor de minério Y foi compensada por moinha de coque enquanto 3,5% de moinha de coque foi usada como concentração de base. A figura 5 mostra as distribuições de tamanho de partículas de misturas de matérias- primas. Como mostrado pelo gráfico, embora uma pequena diferença no tamanho de partículas tenha sido observada entre as misturas de matéria- prima no tamanho de partículas correspondente a 80% de razão de peso acumulada, a distribuição de tamanho de partículas foi substancialmente a mesma. Essas misturas de matérias-primas foram misturadas com um mistu- rador experimental por 3 minutos enquanto se adicionava 3 a 4% de umidade, e então foram aplicados à aglomeração por um período de tempo predetermi- nado com um peletizador de disco enquanto se dispersava a umidade adequa- da. As distribuições de tamanhos de partículas das quase-partículas resultantes foram medidas. A tabela 2 mostra as condições de aglomeração.

Tabela 2 A figura 6 mostra a distribuição de tamanho de partículas das quase-partículas que foram obtidas neste teste de aglomeração. Conforme mostrado pelo gráfico, foi reconhecido que os diâmetros das quase- partículas cresceram com um aumento da razão de mistura do minério Y e as distribuições do tamanho de partículas foram estreitadas e que as quase- partículas tendo um tamanho de partículas uniforme poderíam ser produzi- das. Entretanto, diferenças significativas nas distribuições não foram obser- vadas porque a aglomeração foi executada pelo peletizador de disco e a amplitude da distribuição do tamanho de partículas das matérias-primas mostrados na figura 5 foi a mesma que a distribuição de tamanho de partícu- las das misturas de matérias-primas da presente invenção.

Então, as quase-partículas foram aplicadas a um teste de sinte- rização para medir-se as produtividades e rendimentos usando-se um pote de sinterização tendo um diâmetro interno de 300 mm e uma profundidade de 450 mm mostrados na figura 7. O teste de sinterização foi conduzido u- sando-se 30 a 35 kg das quase-partículas sob uma pressão de sucção de 900 mmAq, em duplicata para cada condição. A Figura 8 mostra os resulta- dos. Conforme mostrado no gráfico, a produtividade e os rendimentos foram deteriorados com o aumento da razão de mistura do minério Y. Entretanto, uma vez que a propriedade de aglomeração foi relativamente melhorada, graus da deterioração eram baixos até que a razão de mistura do minério Y atingiram cerca de 15%. EXEMPLO 2: Influência da distribuição do tamanho de partículas de maté- rias-primas na aglomeração.

Na aglomeração conforme a presente invenção, a quantidade de minério de limonita tendo excelente propriedade de aglomeração é regulada para 15% ou menos. Portanto, a densidade de aglomeração das quase- partículas deve ser aumentada controlando-se os tamanhos de partículas dos materiais de grãos brutos e de grãos finos. Para esclarecer as influên- cias disto, as condições das matérias-primas foram avaliadas por um teste de aglomeração. As misturas de matéria-prima para aglomeração foram pre- paradas usando-se alimentação de péletes de hematita brasileira de alta qualidade, alimentação de sinter de hematita brasileira, e sinter de tamanho pequeno e minério passando através de uma peneira. A Tabela 3 mostra componentes químicos das misturas de matérias-primas.

Tabela 3 Então, a aglomeração é conduzida sob condições não contendo água combinada de limonita. A aglomeração foi conduzida por um peletiza- dor de disco sob condições mostradas na Tabela 2. Uma vez que nenhum minério de alto teor de água combinada foi usado, 3,5% de moinha de coque foram usados constantemente sem compensação. A quantidade total de mo- inha de coque foi usada para revestir as superfícies das quase-partículas de forma que o processo de produção das quase-partículas mostrado na figura 2 seja construído. As quase-partículas foram aglomeradas uma vez e então foram revestidas com moinha de coque pela adição de moinha de coque enquanto se gira as quase-partículas aglomeradas no misturador de tambor experimental de pequenas dimensões. O tempo de rotação foi de 5 minutos. A figura 9 mostra as distribuições de tamanho das quase- partículas nas condições da matéria-prima 1 e 2. Conforme mostrado nos gráficos, a condição 1 mostrada na figura 9 era uma condição de matéria- prima tendo uma ampla distribuição de tamanho de partícula satisfazendo a distribuição de tamanho de partícula da presente invenção. Como resultado, a porção de grãos finos foi usada como partículas de revestimento na aglo- meração de forma que quase nenhum grão tendo um tamanho de partícula de 1 mm ou menos permaneceu. Foi reconhecido que um rendimento de quase-partículas tendo um diâmetro de 2 a 4 mm foi alto e que a distribuição das quase-partículas foi concentrada em uma faixa estreita. Por outro lado, na condição 2 da matéria-prima, o tamanho de partículas em uma razão a- cumulada de 25% satisfez a distribuição de tamanho de partículas da pre- sente invenção mas os tamanhos de partículas nas razões acumuladas de 50% em peso e 75% em peso não satisfizeram a distribuição de tamanho de partículas da presente invenção, diferentemente da condição 1. Em outras palavras, embora o tamanho médio de partículas das matérias-primas na condição 2 fosse menor que aquele na condição 1, as quantidades de grãos finos funcionando como grãos de revestimento e de grãos brutos funcionan- do como grãos de núcleo foram baixas; assim, a distribuição de tamanho de partículas teve um diâmetro relativamente uniforme. Adicionalmente, foi uma característica que a razão de partículas tendo um diâmetro de 0,5 a 1 mm foi alta. Geralmente, tais partículas não funcionam como grãos de núcleo ou como grãos de revestimento. Como resultado, o tamanho de partículas das quase-partículas em uma razão acumulada de 50% em peso nas condições 2 foi substancialmente o mesmo que aquela da condição 1, mas a aglome- ração não foi suficientemente executada. Portanto, uma parte da porção de grãos brutos permaneceu e, simultaneamente, uma parte da porção dos grãos finos também permaneceu. Assim, a distribuição de tamanhos de par- tículas na condição 2 foi mais ampla que na condição 1. Essas quase- partículas nas condições 1 e 2 foram aplicadas ao teste de sinterização u- sando-se o pote de sinterização experimental mostrado na figura 7 sob as condições experimentais como aquelas do Exemplo 1. A Tabela 4 mostra os resultados. Uma vez que as quase-partículas tinham uma ampla distribuição de tamanho de partículas, um volume de corrente de ar que passa através do interior do leito de sinterização diminuiu sob uma pressão de sucção constante e o tempo de sinterização foi alongado. Isto provocou uma diminu- ição na produtividade. Portanto, é óbvio que não apenas o tamanho médio de partículas mas também o controle da distribuição dos tamanhos de partí- culas são importantes quando matérias-primas usuais de sinterização são usadas em um processo de aglomeração como matérias-primas de grão fi- no.

Tabela 4 EXEMPLO 3: Nível da tremonha de surto e quebra das quase-partículas O limite superior de altura de carga das quase-partículas foi es- clarecido. As quase-partículas foram carregadas em uma máquina de sinte- rização usando-se um sistema de alimentação das quase-partículas a partir de um tremonha de surto de forma que a área de grelha disponível da usina de aglomerado foi mantida e a estabilidade da operação de sinterização foi assegurada. A figura 10 mostra uma estrutura de uma tremonha de surto experimental. A tremonha tem uma profundidade de 5 m no ponto mais pro- fundo, e foi carregada continuamente com quase-partículas úmidas produzi- das separadamente. O carregamento foi executado sob condições sem im- pacto e conforme a quantidade de alimentação. As quase-partículas de ali- mentação foram carregadas em um pote de sinterização e foram aplicadas a um teste de sinterização sob uma pressão de sucção constante. A quebra das quase-partículas foi avaliada com base na produtividade resultante. As quase-partículas foram produzidas conforme o exemplo 1 a 5% em peso da razão de mistura do minério Y e sob as condições de aglomeração mostra- das na Tabela 2, mas as matérias-primas foram fornecidas continuamente.

As quase-partículas descarregadas continuamente a partir de um peletizador de disco foram aplicadas à experiência. A figura 11 mostra a relação entre os níveis da tremonha de sur- to e as produtividades das quase-partículas alimentadas a partir da tremo- nha de surto. Nesse pote do teste de sinterização usando essas quase- partículas, a quebra das quase-partículas foi facilitada pela carga pela parte superior acompanhada de um aumento na altura da carga na tremonha. Por- tanto, a produtividade tendeu a diminuir com o aumento da altura de carre- gamento. Entretanto, é reconhecido que a tendência é reduzida quando a altura da carga é de 4 m ou menos. Com este resultado, é óbvio que a dete- rioração da operação pode ser controlada até o mínimo regulando-se a altu- ra da carga na tremonha para menos de 4,0 m, mesmo se o processo de aglomeração usar a tremonha de surto mostrada na figura 4. EXEMPLO 4: Operação real com máquina de sinterização em escala média A tecnologia da presente invenção foi industrializada alterando- se a máquina de sinterização em escala média com base no processo mos- trado na figura 4, e o efeito foi esclarecido. A Tabela 5 mostra a constituição do instrumento principal da máquina de sinterização pretendida e as princi- pais alterações. Os misturadores com tambores para aglomeração foram mudados para cinco peletizadores de disco (diâmetro: 5 m) com base no instrumento. O nível da tremonha de surto foi ajustado em 3,0 m para supri- mir as quebras das quase-partículas. Adicionalmente, quando a fábrica foi alterada conforme a presente invenção, as matérias-primas a serem usadas foram trocadas para matérias-primas econômicas de grãos finos tendo a dis- tribuição de tamanhos de partículas da mistura de matérias-primas conforme a presente invenção a partir de minério convencional caro de grãos brutos que foram usados como matérias-primas de sinterização. A Tabela 6 mostra os resultados da operação. A operação foi mudada para um processo con- forme a presente invenção mostrado na Tabela 5 após a operação usual de sinterização. Imediatamente após a mudança, a moinha de coque foi reves- tida internamente nas matérias-primas de forma a garantir a estabilidade da operação. Assim, a operação foi simplificada. Os termos I a III na Tabela 6 foram operados cada um por 3 semanas, e os dados das operações respec- tivas são dados médios em cada termo. Quando a operação foi transferida do termo II para o termo III, a razão da quantidade de revestimento interno para a quantidade de revestimento externo de moinha de coque foi mudada através de três etapas. Assim, o método de operação foi determinado de forma a se manter as mudanças na operação em um mínimo.

Tabela 5 Tabela 6 Em relação à Tabela 6, embora matérias-primas de grãos finos tenham sido usadas nos termos II e III, as propriedades de aglomeração nos termos II e III foram melhoradas em comparação com a do termo I. Isto é porque o sistema de aglomeração foi mudado do misturador de tambor para o peletizador de disco. Como resultado, a permeabilidade do ar no leito de sinterização foi melhorada. Portanto, a espessura da camada do leito pode ser aumentada até 610 mm a partir de 480 mm, e a produtividade foi melho- rada para 1,8 t/m2h a partir de 1,6 t/m2h. A diferença entre os termos II e III foi que a adição de moinha de coque às quase-partículas foi conduzida pelo revestimento externo no termo III mas pelo revestimento interno no termo II. Com a troca do termo II para o termo III, o contato do revestimento de moinha de coque das su- perfícies das quase-partículas com o oxigênio foi melhorada e a moinha de coque queimou rapidamente em um curto período de tempo. Como resultado, uma diminuição nas necessidades de coque da unidade, me- lhorias na produtividade e no rendimento, uma diminuição na quantidade de finos de retorno, e uma diminuição no teor de FeO e uma melhoria na redutibilidade do produto foram alcançadas. Assim, foi esclarecido que a moinha de coque revestida externamente era apropriada. Uma melhoria, em particular, na redutibilidade entre as qualidades de aglomerados, é importante porque pode reduzir uma razão de combustível de um alto for- no. A figura 12 mostra fotografias de texturas típicas de aglomerados ob- tidas pela operação nos termos II e III. Em referência à figura 12a, fica claro dos constituintes químicos e mineralogicamente que uma fase mag- nética, que tem redutibilidade insuficiente, foi notavelmente cristalizada no processo de sinterização. Isto foi provocado porque a pressão parcial do oxigênio nas quase-partículas foi diminuída pelo revestimento interno de moinha de coque no interior das quase-partículas. Por outro lado, a figura 12b mostra a textura do minério de ferro obtido no termo III quando o re- vestimento das quase-partículas com moinha de coque tiver sido comple- tado. A textura foi altamente porosa, e a quantidade de hematita, que tem excelente redutibilidade, foi preponderantemente aumentada no mineral resultante. Assim, o teor de FeO foi diminuído e a redutibilidade foi melho- rada. Como resultado, na mudança do termo II para o termo III, a redutibi- lidade do aglomerado produzido foi melhorada com o aumento na razão do revestimento externo da moinha de coque, e o efeito foi notável quan- do a razão do revestimento externo foi de 20% em peso ou mais. Nas Fi- guras 12a e 12b, CF denota cálcio-ferrita, Fl denota hematita, M denota magnetita, S denota escória, e P denota poro. EXEMPLO 5: Efeito do aglomerado na presente invenção no uso do alto for- no Os efeitos na operação de um alto forno quando o minério de sinter da Tabela 6 é usado foram esclarecidos. O alto forno usado teve um teor interior de 1357 m3 e carvão pulverizado foi soprado com estabilidade no alto forno a 130 a 150 kg/t. A Tabela 7 mostra os resultados da operação. A razão de mistura do minério de sinter foi de 80% em todos os termos e as condições de operação que afetam a operação do alto forno foram mantidas constantes tanto quanto possível. O termo I é de uso de minério de sinter, o termo II é de produção de aglomerado com moinha de coque revestida inter- namente para as quase-partículas, e o termo III é de produção de aglomera- do conforme a presente invenção. Obviamente, a razão de combustível no termo III foi menor que aquelas no termo I e no termo II e, similarmente, o teor de silício no ferro fundido foi também diminuído. Isto foi provocado prin- cipalmente pela melhoria na redutibilidade do aglomerado no termo III. Con- forme mostrado na figura 12b, a textura do aglomerado foi porosa para per- mitir que o gás redutor se difundisse prontamente no interior dos grãos do aglomerado, e o principal mineral constituinte da textura foi hematita, que tem uma alta redutibilidade. Esses participaram na melhoria. Quando o ter- mo II é trocado para o termo III, a razão de mistura foi mudada de 80% por 10%. Como resultado, foi esclarecido que uma diminuição na razão de combustível e uma diminuição no teor de silício no ferro gusa foram notáveis quando a razão do aglomerado conforme a presente invenção excedeu 30%.

Claims (4)

1. Método para produção de um aglomerado sinterizado para produção de ferro, compreendendo, controlar a distribuição de tamanho de partícula de uma mistura de matérias-primas de tal modo que uma distribuição de tamanhos de partí- culas correspondente a 50% em peso da razão de peso acumulada da mis- tura de matérias-primas está na faixa de 0,2 a 2,0 mm, o tamanho de partí- culas correspondente a 25% da razão de peso acumulada é de menos de 0,5 mm, e o tamanho de partícula correspondente a 75% em peso da razão de peso acumulada é de 1,5 mm ou mais; caracterizado por, controlar a razão de mistura de minério de limonita contendo 3% em peso ou mais de água combinada para a mistura de matérias-primas de modo que a razão de mistura é de 15% em peso ou menos.

2. Método para produção de um aglomerado sinterizado para produção de ferro, compreendendo, controlar a distribuição de tamanho de partícula de uma mistura de matérias-primas de tal modo que distribuição de tamanho de partícula tal que o tamanho de partícula correspondente a 50% em peso da razão de pe- so acumulada da mistura de matérias-primas está na faixa de 0,2 a 2,0 mm, o tamanho de partícula correspondente a 25% da razão de peso acumulada é de menos de 0,5 mm, e o tamanho de partículas correspondente a 75% em peso da razão de peso acumulada é de 1,5 mm ou mais; caracterizado por, controlar a razão de mistura de minério de limonita contendo 3% em peso ou mais de água combinada para a mistura de matéria-prima é de 15% em peso ou menos; uma primeira etapa de aglomeração da mistura de matérias- primas fornecidas com um peletizador de disco para formar quase- partículas; e uma segunda etapa de aglomeração de revestir as superfícies das quase-partículas carregando-se um misturador de tambor com combus- tível sólido em uma quantidade de 20% em peso ou mais da quantidade total de combustível sólido a ser adicionado como uma fonte de calor para sinteri- zação, produzindo portanto quase-partículas revestidas de combustível sóli- do.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de também compreender as etapas de: alimentar as quase-partículas revestidas de combustível sólido a uma máquina de sinterização de uma área de grelha disponível de menos de 400 m2 tendo uma tremonha de surto de mistura de matérias-primas e uma calha do tipo tela; e controlar a altura da carga das quase-partículas na tremonha de surto para menos de 4,0 m.

4. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de também compreender a etapa de: alimentar as quase-partículas revestidas de combustível sólido a uma máquina de sinterização de uma área de grelha disponível de 400 m2ou mais usando-se uma correia alimentadora e uma calha do tipo tela.