BRPI0818676B1

BRPI0818676B1 - Método de produção de ferro reduzido direto utilizando poeira como matéria-prima

Info

Publication number: BRPI0818676B1
Application number: BRPI0818676-6A
Authority: BR
Inventors: Hiroki Gofuku; Yuki Kuwauchi; Wataru Nagai; Kazuhisa Fukuda; Takashi Sawai
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2008-10-16
Publication date: 2019-10-08
Also published as: RU2010116036A; CA2702715C; WO2009051172A1; KR20100055539A; ZA201002350B; BRPI0818676A2; AU2008312903B2; JP2009097065A; US20100218646A1; EP2204459A1; JP4348387B2; TWI392744B; TW200925290A; US8182575B2; UA98160C2; EP2204459B1; MX2010004099A; RU2449024C2; AU2008312903A1; CN101827950A

Abstract

método de produção de ferro reduzido direto a presente invenção refere-se a um método de produção de ferro reduzido direto que inclui as etapas de: secar a matéria-prima do ferro oxidado selecionada a partir de um grupo, incluindo minério de ferro e poeira da fabricação de ferro gerada em um processo de fabricação de ferro para ter um teor de umidade predeterminado; misturar a matéria-prima do ferro oxidado submetida à etapa de secagem e um material de redução possuindo um teor de umidade predeterminado para obter uma mistura; pulverizar a mistura obtida na etapa de mistura para peneira de menos 80% para ter um diâmetro de partícula de 70 mi a 500 mi;amassar a mistura após o teor de umidade da mistura submetida à etapa de pulverização a ser ajustado; aglomerar a mistura submetida à etapa de mistura de amassamento para ser aglomerada; e reduzir o aglomerado obtido na etapa de aglomeração através de um forno de soleira rotativa para gerar ferro reduzido direto.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO DE PRODUÇÃO DE FERRO REDUZIDO DIRETO UTILIZANDO POEIRA COMO MATÉRIA-PRIMA.

Campo Técnico [001] A presente invenção refere-se a um método de produção de ferro reduzido direto.

[002] O presente pedido se baseia no Pedido de Patente Japonês

N° 2007-272552, depositado no Japão, o conteúdo do qual está aqui incorporado.

Antecedentes da Técnica [003] O conversor metalúrgico, que utiliza como uma matériaprima, material frio contendo ferro sólido tal como gusa granular, gusa de molde e sucata de ferragens tem sido conhecido. No conversor metalúrgico, a poeira gerada em um conversor exclusivo para fusão e em um conversor exclusivo para refinação e contendo ferro como um componente principal é reciclada.

[004] A fim de utilizar tal poeira como matéria-prima, a poeira coletada e um material de redução são misturados e, em seguida, amassados, eles são submetidos a um processo de aglomeração para ser aglomerado, e em seguida, o aglomerado é reduzido para produzir ferro reduzido direto. Visto que uma propriedade do ferro reduzido direto é influenciada por uma propriedade do aglomerado, vários estudos sobre o aglomerado foram conduzidos.

[005] Por exemplo, o seguinte Documento de Patente 1 descreve um método de obtenção de aglomerado que seja difícil de quebrar, em uma operação de um forno de soleira rotativa tal como um forno de redução direta, misturando e amassando uma matéria-prima do aglomerado em um moinho de vibração e cobrindo uma superfície da matéria-prima do aglomerado com a umidade.

[006] Documento de patente 1: Pedido de Patente Japonês nãoPetição 870190065580, de 12/07/2019, pág. 8/36

2/24 examinado, Primeira Publicação No. 2002-167624

Descrição da Invenção

Problema a ser resolvido pela Invenção [007] No método descrito no documento de Patente 1, é necessário ajustar o teor de umidade adicionando água à matéria-prima no moinho de vibração para cobrir a superfície da matéria-prima do aglomerado com a umidade. No entanto, uma vez que uma força de pulverização do moinho de vibração for influenciada pelo teor de umidade, é necessário prestar atenção ao ajuste do teor de umidade para manter a força de pulverização do moinho de vibração.

[008] A presente invenção foi feita tendo em vista o problema acima e, possui um objetivo de prover um método de produção de ferro reduzido direto para produzir ferro reduzido direto, o que é alto em razão de metalização e é aperfeiçoado em na razão de fabricação do produto. Meios para Solucionar o Problema [009] A presente invenção emprega os seguintes meios para solucionar o problema e alcançar o objetivo.

[0010] (1) Um método de produção de ferro reduzido direto de acordo com a presente invenção inclui as etapas de: secar uma matériaprima de ferro oxidado selecionada a partir de um grupo, incluindo minério de ferro e poeira da fabricação de ferro gerada em um processo de fabricação de ferro para ter um teor de umidade predeterminado; misturar a matéria-prima de ferro oxidado submetida à etapa de secagem e um material de redução possuindo um teor de umidade predeterminado para obter uma mistura; pulverizar a mistura obtida na etapa de mistura por peneira menos 80 % para ter um diâmetro de partícula de 70 gm a 500 gm; amassar a mistura após o teor de umidade da mistura submetida à etapa de pulverização ser ajustado; aglomerar a mistura submetida à etapa de amassamento para ser aglomerada; e reduzir os aglomerados obtidos na etapa de aglomeração em um forno

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3/24 de soleira rotativa para gerar ferro reduzido direto.

[0011] Aqui, os exemplos da poeira da fabricação de ferro gerada no processo de fabricação de ferro incluem poeira do conversor, poeira do alto-forno, escala do moinho, poeira do forno elétrico e assim por diante. Os exemplos do material de redução incluem carvão, coque, carvão granular fino e assim por diante.

[0012] (2) No método de produção de ferro reduzido direto de acordo com o (1), com relação ao diâmetro de partícula da mistura submetida à etapa de pulverização, o diâmetro de partícula de peneira a menos 80 % é preferencialmente na faixa de 150 gm a 300 gm.

[0013] (3) No método de produção de ferro reduzido direto de acordo com o (1), o teor de umidade da mistura submetida à etapa de pulverização é preferencialmente na faixa de 1% a 3%.

[0014] (4) No método de produção de ferro reduzido direto de acordo com o (1), na etapa de amassamento, a água preferencialmente adicionada para que o teor de umidade da mistura submetida à pulverização seja na faixa de 6% a 8%.

Efeito da Invenção [0015] De acordo com a presente invenção, o ferro reduzido direto, que é elevado na razão de metalização e é aperfeiçoado na razão de fabricação de produto pode ser produzido.

Breve Descrição dos Desenhos [0016] A figura 1 é um diagrama explicativo ilustrando um fluxo de conversor metalúrgico;

[0017] A figura 2 é um gráfico ilustrando uma relação entre um diâmetro da partícula de uma matéria-prima de ferro oxidado e uma razão de metalização de ferro reduzido direto;

[0018] A figura 3 é um gráfico ilustrando uma relação entre um diâmetro da partícula da matéria-prima do ferro oxidado e uma força de esmagamento de comprimidos antes da redução;

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4/24 [0019] A figura 4 é um gráfico ilustrando uma relação entre uma velocidade de processamento do moinho de bolas de e uma razão de pulverização;

[0020] A figura 5 é um gráfico ilustrando uma relação entre um teor de umidade da matéria-prima de ferro oxidado e um diâmetro de partícula no lado externo de um moinho de bolas; e [0021] A figura 6 é um fluxograma ilustrando um método de produção de ferro reduzido direto de acordo com uma modalidade da presente invenção.

Listagem de Referência

10: CONVERSOR DE FUSÃO DE MATERIAL FRIO CONTENDO FERRO

20: EQUIPAMENTO DE DESSULFURIZAÇÃO

30: CONVERSOR DE REFINAÇÃO

40: COLETOR DE POEIRA TIPO ÚMIDA

50: FILTRO-PRENSA

60: DISPOSITIVO DE AGLOMERAÇÃO

70: FORNO DE SECAGEM

80: FORNO DE REDUÇÃO DIRETA

90: CONVERSOR DE FUSÃO DE FERRO REDUZIDO

Melhor Modo para Realizar a Invenção [0022] A seguir, uma modalidade da presente invenção será descrita em detalhes com referência aos desenhos em anexo. Na especificação e nos desenhos do presente pedido, os componentes que possuem substancialmente as mesmas funções e con figura ções são indicados pelos mesmos numerais de referência e a sua descrição repetida será omitida.

[0023] Primeiro, o caso onde o conversor metalúrgico for utilizado como um exemplo de um método para produzir ferro reduzido aglomerado através de um forno de soleira rotativa será descrito em

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5/24 detalhes com referência à figura 1. A figura 1 é um diagrama explicativo para ilustrar um fluxo do conversor metalúrgico.

[0024] Além disso, na descrição que a seguir, no caso onde a poeira do conversor, que é a poeira de fabricação de ferro, for utilizada como uma matéria-prima do ferro oxidado será descrito, mas não está limitado ao exemplo a seguir. Por exemplo, minério de ferro ou poeira de fabricação de ferro tal como poeira de alto-forno, escala de moinho e poeira de forno elétrico pode ser utilizado como a matéria-prima do ferro oxidado.

[0025] Conforme ilustrado na figura 1, o conversor metalúrgico é desempenhado principalmente utilizando um conversor de fusão do material frio contendo ferro 10 como um primeiro conversor de fusão, o equipamento de dessulfurização 20, um conversor de refinação 30, um coletor de poeira tipo úmida 40, um filtro-prensa 50, um dispositivo de aglomeração 60, um forno de secagem 70, um forno de redução direta 80, e um conversor de fusão de ferro reduzido 90 como um segundo conversor de fusão.

[0026] No conversor de fusão de material frio contendo ferro 10, um material frio contendo ferro sólido tal como gusa granular, gusa de molde e sucata gerada em ferragens é fornecido e, por exemplo, o oxigênio injetado a partir de um lance de sopro do topo de oxigênio e carvão para o qual o gás nitrogênio ou o similar é injetado como gás transportador de um bocal de sopro inferior, é utilizado para derreter o material frio contendo ferro sólido. O ferro derretido obtido é transportado para o equipamento de dessulfurização 20, a ser descrito mais tarde, por uma concha ou similar. A poeira do conversor gerada juntamente com o ferro derretido é coletada pelo coletor de poeira tipo úmida 40, a ser descrito posteriormente para ser reciclada.

[0027] O equipamento de dessulfurização 20 dessulfuriza o ferro derretido gerado no conversor de fusão do material frio contendo ferro

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6/24 e o conversor de fusão do ferro reduzido 90, para ser descrito mais tarde. Por exemplo, um Reator Kanbara (KR), uma injeção ou similar é utilizado como equipamento de dessulfurização 20. O ferro derretido dessulfurizado é transportado para o conversor de refinação 30, a ser descrito mais tarde.

[0028] O conversor de refinação 30 é, por exemplo, um conversor de sopro combinado superior e inferior ou similar, e descarboniza o ferro fundido dessulfurizado utilizando o oxigênio fornecido. O ferro derretido é utilizado como aço bruto derretido. A poeira do conversor gerada a partir do conversor de refinação 30 é coletada pelo coletor de poeira tipo úmida 40 para ser reciclada.

[0029] O coletor de poeira tipo úmida 40 é um coletor de poeira empregando, por exemplo, um sistema de conversão de Gás oxigênio (OG) e coleta a poeira do conversor gerada a partir do conversor de fusão do material frio contendo ferro 10, o conversor de refinação 30, e do conversor de fusão do ferro reduzido 90. A poeira do conversor coletada é transportada para o filtro-prensa 50.

[0030] O filtro-prensa 50 desidrata a poeira do conversor coletada pelo coletor de poeira tipo úmida 40. A poeira do conversor coletada pelo coletor de poeira tipo úmida 40 é desidratada pelo filtro-prensa 50 de modo que um teor de umidade seja reduzido para cerca de 20% da W.B. (Base úmida). A poeira do conversor desidratada é transportada para o dispositivo de aglomeração 60.

[0031] Enquanto a poeira do conversor desidratada é transportada para o dispositivo de aglomeração 60, um material carbonáceo, tal como carvão é adicionado como um material de redução para a poeira e eles são carregados no dispositivo de aglomeração 60. O dispositivo de aglomeração 60 aglomera o pó do conversor para o qual o material de redução é adicionado e reduzir produz aglomerado tais como péletes. Aqui, o aglomerado é partículas é ou materiais agregados tais como

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7/24 péletes, briquetes, compactos formados por extrusão e corte ou materiais agregados dos quais um tamanho de partícula é ajustado. No dispositivo de aglomeração 60, a poeira do conversor é aglomerada para ter um tamanho não inferior a um diâmetro de partícula para não ser dispersa por um fluxo de gás ascendente do forno, quando sendo carregado a quente para o conversor de fusão de ferro reduzido 90 após a redução por secagem e aquecimento a ser descrito mais tarde. O aglomerado gerado é carregado para dentro do forno de secagem 70. [0032] O forno de secagem de 70 seca o aglomerado de modo que o teor de umidade seja ajustado de forma a ser adequado para a etapa de redução por aquecimento a ser descrito mais tarde (por exemplo, WB 1% ou menos). O aglomerado de cujo teor de umidade é ajustado a um teor de umidade predeterminado é transportado para o forno de redução direta 80.

[0033] No forno de redução direta 80, tal como um forno de soleira rotativa (RHF), o aglomerado carregado é aquecido e reduzido em uma atmosfera de aquecimento do queimador LNG a ar para ser ferro reduzido direto. O ferro reduzido direto produzido, que é fornecido em um estado de, por exemplo, péletes de alta temperatura, é carregado para dentro do conversor de fusão do ferro reduzido 90. No carregamento para dentro do conversor de fusão do ferro reduzido 90, o ferro reduzido direto pode ser carregado coletivamente ou em um bloco e, em seguida, oxigênio, carvão e similares poderão ser carregados. Caso contrário, o ferro reduzido direto pode ser sequencialmente carregado para dentro do conversor de fusão do ferro reduzido 90 fornecido com o oxigênio e carvão.

[0034] O conversor de fusão do ferro reduzido 90 derrete o ferro reduzido direto fornecido em um estado de, por exemplo, péletes de alta temperatura e gera ferro derretido. O ferro derretido gerado é transportado para o equipamento de dessulfurização acima descrito 20

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8/24 utilizando uma concha ou o similar. A poeira do conversor gerada juntamente com o ferro derretido é coletada pelo coletor de poeira tipo úmida 40 acima descrito para ser reciclada.

[0035] O método de produção de ferro reduzido direto de acordo com a modalidade da presente invenção se refere às etapas que variam do dispositivo de aglomeração 60 ao forno de redução direta 80 utilizando a matéria-prima do ferro oxidado tal como a poeira do conversor coletada pelo coletor de poeira tipo úmida 40 e desidratada pelo filtro-prensa 50.

Matéria-Prima do Ferro Oxidado [0036] Em seguida, a matéria-prima do ferro oxidado incluindo a poeira do conversor gerada no conversor metalúrgico acima-descrito será inspecionada em detalhes com referência às figuras 2 a 4. Na descrição a seguir, o caso onde um moinho de bolas que é um tipo de moinho de vibração é utilizado como um pulverizador, o qual é utilizado para pulverizar a matéria-prima do ferro oxidado será descrito, porém o método de produção de ferro reduzido direto de acordo com a presente invenção não está limitado ao caso a seguir.

[0037] A figura 2 é um gráfico ilustrando uma relação entre o diâmetro da partícula da matéria-prima do ferro oxidado e uma razão de metalização do ferro reduzido direto. A figura 3 é um gráfico ilustrando uma relação entre o diâmetro da partícula matéria-prima do ferro oxidado e uma força de esmagamento de comprimidos antes da redução. A figura 4 é um gráfico ilustrando uma relação entre uma velocidade de processamento do moinho de bolas e uma razão de pulverização.

[0038] Avaliação da Propriedade de Redução com Base na

Diferença de Diâmetro da Partícula da Matéria-Prima do Ferro Oxidado [0039] Os comprimidos foram atualmente produzidos e reduzidos em um forno elétrico para desempenhar uma avaliação da propriedade

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9/24 de redução com base na diferença de diâmetro da partícula da matériaprima do ferro oxidado. O resultado obtido é ilustrado na figura 2. A figura 2 ilustra a relação entre o diâmetro da partícula da matéria-prima do ferro oxidado, incluindo um material carbonáceo para a redução e uma taxa de metalização do ferro reduzido direto (DRI), obtido aquecendo e reduzindo a matéria-prima do ferro oxidado. Exemplos de material carbonáceo para a redução incluem carvão, coque, carbono granular fino gerado como resíduos durante a carbonização de pneus e similares. Com referência à figura 2, verifica-se que quanto menor o diâmetro da partícula matéria-prima do ferro oxidado mais aperfeiçoada é a razão de metalização do ferro reduzido direto, porém a razão de metalização é contrariamente deteriorada uma vez que o diâmetro da partícula da matéria-prima do ferro oxidado for 150 pm ou menos. Isto é porque, como o diâmetro da partícula é reduzido, uma área de interface de reação da matéria-prima do ferro oxidado aumentos das matérias-primas aumenta e a velocidade de redução, por conseguinte, aumenta. No entanto, o gás CO é gerado com a progressão da reação de redução. Assim, quando o diâmetro da partícula for muito pequeno, o ferro reduzido direto não pode suportar uma pressão interna no momento da geração do gás e explode. Do mesmo modo, acredita-se que a razão de metalização que representa a propriedade de redução é diminuída. Como um resultado das diversas verificações, acredita-se que o risco de explosão aumenta quando o diâmetro da partícula é inferior a 150 pm, e há uma grande possibilidade de explosão quando o diâmetro das partículas não forem maiores que 70 pm.

[0040] A partir do resultado, verifica-se que o ferro reduzido direto do qual a variação na taxa de metalização não é mais do que cerca de 6% e que é elevado na razão de metalização pode ser produzido pelo ajuste do diâmetro da partícula da matéria-prima do ferro oxidado para, por exemplo, 70 pm a 500 pm, e a explosão do ferro reduzido direto

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10/24 pode ser suprimida ajustando o limite inferior do diâmetro de partícula para 70 pm. Além disso, verifica-se que o ferro reduzido direto do qual variação na razão de metalização não é mais do que cerca de 3% e que é elevado na razão de metalização pode ser produzido ajustando o diâmetro da partícula da matéria-prima do ferro oxidado, por exemplo, 150 pm a 300 pm, e a explosão do ferro reduzido direto pode ser evitada ajustando o limite inferior do diâmetro da partícula para 150 pm.

[0041] Desta forma, o ferro reduzido direto, que é elevada na razão de metalização e do qual a variação na razão de metalização não é mais do que cerca de 6% pode ser produzido através ajustando o diâmetro da partícula matéria-prima do ferro oxidado, por exemplo, para 70 pm para 500 pm, e, preferencialmente, 150 pm a 300 pm.

[0042] Avaliação da Propriedade de Granulação com Base na

Diferença de Diâmetro da Partícula da Matéria-Prima do Ferro Oxidado [0043] Posteriormente, os comprimidos foram realmente produzidos e uma força de esmagamento do mesmo foi medida para desempenhar uma avaliação da propriedade de granulação com base na diferença no diâmetro da partícula da matéria-prima do ferro oxidado. O resultado obtido é ilustrado na figura 3. A figura 3 ilustra uma relação entre um diâmetro da partícula da matéria-prima do ferro oxidado incluindo um material carbonáceo para a redução e uma força de esmagamento dos comprimidos antes da redução, que são produzidos utilizando a matéria-prima do ferro oxidado. Em um eixo vertical da figura 3, a força de esmagamento dos comprimidos antes da redução é representada por uma unidade de kgf. 1 kgf. equivale a cerca de 9,8 N. [0044] A força de esmagamento dos comprimidos antes da redução é medida através do método a seguir.

[0045] Primeiro, a matéria-prima do ferro oxidado cujo tamanho da partícula é ajustado para um tamanho de partícula predeterminado e o material carbonáceo para a redução são misturados e a umidade deles

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11/24 é ajustada para 7%. Depois disso, os comprimidos possuindo uma forma substancialmente cilíndrica são moldados por uma prensa. O tamanho dos comprimidos moldados é de 30 mmφ x 15 mm. Posteriormente, um comprimido moldado é montado sobre um dispositivo de teste de força de esmagamento (prensa) para medir a carga de prensa (ou seja, a força de esmagamento), quando o comprimido for esmagado. O comprimido é colocado no dispositivo de teste de força de esmagamento de modo que uma superfície lateral da coluna do mesmo enfrente uma direção vertical (em outras palavras, o comprimido é colocado de modo que uma parte da superfície lateral da coluna entre em contato com o dispositivo de teste da força de esmagamento) e uma pressão na direção que se estende descendentemente é adicionada à superfície lateral da coluna do lado superior do comprimido.

[0046] Conforme ilustrado na figura 3, verifica-se que a força de esmagamento dos comprimidos produzidos atualmente torna-se máxima quando o diâmetro da partícula da matéria-prima do ferro oxidado for de cerca de 200 pm. Este resultado mostra que uma força de ligação (força da ligação de granulação) entre as partículas de poeira do conversor se torna máxima quando o diâmetro das partículas de poeira do conversor for de cerca de 200 pm. O resultado pode ser explicado como segue.

[0047] Na granulação, pela coesão e pela tensão superficial de entrada de água entre as partículas da matéria-prima do ferro oxidado, a força de ligação entre as partículas age e a ligação entre as mesmas é mantida. Uma vez que a coesão e a ação de tensão superficial entre as partículas da matéria-prima do ferro oxidado são proporcionais ao diâmetro das partículas da matéria-prima do ferro oxidado, maior é o diâmetro das partículas, maior é a coesão e maior a tensão superficial é e maior é a força de esmagamento do material granulado. No entanto,

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12/24 quando o diâmetro das partículas for inferior a um determinado diâmetro, o efeito da gravidade atua sobre as partículas tornando-as mais dominantes que a coesão e, a tensão superficial atua entre as partículas e, portanto, a força de ligação é diminuída.

[0048] Do mesmo modo, no caso ilustrado na figura 3, verifica-se que a coesão e a tensão superficial predominantemente atuam na área até cerca de 200 gm do diâmetro das partículas da matéria-prima do ferro oxidado e a gravidade atua predominantemente na área do diâmetro das partículas superior a 200 gm.

[0049] A partir do resultado, verificou-se que a força dos comprimidos e a variação na força podem ser mantidas em boas condições, ajustando o diâmetro das partículas da matéria-prima do ferro oxidado para 70 gm a 500 gm, e, preferencialmente, 150 gm a 300 gm, e o aglomerado que é difícil de quebrar, pode ser, portanto produzido.

Umidade da Matéria-Prima do Ferro Oxidado [0050] Em adição, durante a granulação, é preferível que a água seja adicionada à matéria-prima do ferro oxidado para ajustar o teor de umidade para a faixa de 6% a 8%, que é a umidade apropriada para a granulação. Por conseguinte, a capacidade de absorção de água da matéria-prima do ferro oxidado é importante para isto. A água foi adicionada a 20g de uma matéria-prima do ferro oxidado colocada em um prato de evaporação, de modo a ajustar o teor de umidade para 6% a 8% e, em seguida, foi medido o tempo de absorção para desempenhar uma avaliação.

[0051] Como um resultado, quando o teor de umidade antes da adição de água foi de 0%, a gota de água tornou-se esférica em sua forma onde o diâmetro da partícula da matéria-prima do ferro oxidado foi inferior a 200 gm. Assim, a velocidade de absorção tornou-se inferior. Isso mostra que, durante o amassamento real, os blocos podem ser

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13/24 gerados em uma máquina de amassamento tal como um misturador Muller para ser utilizado em amassamento e pode perturbar o amassamento. No caso onde o diâmetro das partículas da matériaprima do ferro oxidado não foi inferior a 200 gm, a absorção foi excelente e não ocorreu nenhum problema.

[0052] Adicionalmente, uma vez que o teor de umidade antes da adição de água foi de 1% a 3%, a gota de água tornou-se esférica em sua forma no caso onde o diâmetro das partículas da matéria-prima do ferro oxidado foi inferior a 70 gm. Desse modo, a velocidade de absorção tornou-se inferior. No caso onde o diâmetro das partículas da matéria-prima do ferro oxidado não foi inferior a 70 gm, a capacidade de absorção foi excelente e não ocorreu nenhum problema.

[0053] A partir dos resultados, verificou-se que, na etapa de amassamento influenciando a propriedade de granulação, a propriedade de amassamento é deteriorada uma vez que o diâmetro das partículas da matéria-prima do ferro oxidado é muito pequeno ou a matéria-prima do ferro oxidado é completamente seca, e é preferível que o diâmetro das partículas seja ajustado para não ser inferior a um tamanho predeterminado para manter a propriedade de amassamento excelente.

Capacidade de Pulverização do Moinho de Bolas [0054] Em seguida, uma capacidade de pulverização do moinho de bolas que é um tipo de moinho de vibração utilizado para pulverizar a matéria-prima do ferro oxidado será inspecionada.

[0055] Como resultado da análise dos dados do resultado da operação atualmente realizada, verificou-se que a capacidade de pulverização do moinho de bolas é afetada pelo teor de umidade da poeira do conversor. Uma fórmula da capacidade de pulverização do moinho de bolas, levando em conta o efeito do teor de umidade da matéria-prima do ferro oxidado, é calculada e a fórmula calculada é

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14/24 mostrada como a seguinte Fórmula 1.

Fórmula 1

(Fórmula 1) [0056] [0057] [0058]

Na Fórmula 1, os sinais de referência são como segue.

PW: Potência do moinho ' (kW)

Wi: índice de trabalho de pulverização [0059] P: Peneira de menos 80% do diâmetro da partícula no lado externo do moinho de bolas (μιη) [0060] F: Peneira de menos 80% do diâmetro da partícula no lado de dentro do moinho de bolas (μιη) [0061 ] C: Coeficiente de correção de acordo com o moinho de bolas [0062] O coeficiente de coleção C inclui um coeficiente de correção, de acordo com o teor de umidade e um coeficiente de correção relacionado a uma velocidade de processamento do moinho de bolas.

[0063] Por exemplo, quando uma relação entre a peneira de menos 80% do diâmetro de partícula no lado externo do moinho de bolas e o teor de umidade da matéria-prima do ferro oxidado, uma vez que a velocidade de processamento do moinho de bolas do qual Pw é 350 kW é de 30 (tumidade/h) é calculada com base na Fórmula 1 acima, uma curva ilustrada na figura 5, a ser descrita mais adiante é elaborada. Como é óbvio a partir da figura 5, verifica-se que quanto menor for o teor de umidade no lado externo do moinho de bolas, menor é o diâmetro das partículas no lado externo do moinho de bolas. Do mesmo modo, verifica-se que é necessário ajustar arbitrariamente o teor de umidade da matéria-prima do ferro oxidado para ajustar o diâmetro das partículas no lado externo do moinho de bolas para um valor desejável.

[0064] A seguir, uma relação entre a velocidade de processamento do moinho de bolas e uma razão de pulverização é calculada com base na Fórmula 1 acima e seus resultados, estão ilustrados na figura 4. Na

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15/24 figura 4, as curvas teóricas quando o teor de umidade no lado externo do moinho de bolas é de 1% a 7% são representadas por uma linha completa. O esboço no desenho é o resultado de um teste prático. Aqui, a razão de pulverização é um valor definido por (diâmetro das partículas antes de pulverização / diâmetro da partícula após a pulverização) e é mostrado que quanto maior a razão de pulverização, maior é a capacidade de pulverização do moinho de bolas.

[0065] Referindo-se às curvas teóricas da figura 4, verificou-se que, na mesma velocidade de processamento do moinho de bolas, quanto menor for o teor de umidade no lado externo do moinho de bolas, maior é a razão de pulverização. Além disso, verificou-se que, no teor de umidade constante, quanto menor for a velocidade do processamento do moinho de bolas, maior é a razão de pulverização. Além disso, como é óbvio a partir da figura 4, verificou-se que os comportamentos das curvas teóricas são perfeitamente coincidentes com o resultado do teste prático. A partir da figura 4, verifica-se que é necessário ajustar arbitrariamente o teor de umidade da matéria-prima do ferro oxidado para ajustar o diâmetro das partículas no lado externo do moinho de bolas para um valor desejável.

[0066] O resultado da inspeção acima mostra que é preferível que o teor de umidade da matéria-prima do ferro oxidado seja garantido na faixa de pelo menos cerca de 1% a 3% como uma condição para a propriedade de amassamento, é preferível que o diâmetro da partícula seja na faixa de cerca de 70 pm a 500 pm, como uma condição para a granulação, e é preferível que o diâmetro das partículas seja inferior a 150 pm, como uma condição para a redução em consideração ao risco de explosão. Estas condições são colocadas juntas como ilustradas na figura 5. A figura 5 é um gráfico ilustrando a umidade apropriada e o diâmetro apropriado das partículas, no caso de uma velocidade de processamento do moinho de bolas de onde Pw é 350 kW é ajustada

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16/24 para 30 (t-umidade/h). Na figura 5, a linha da capacidade de pulverização do moinho de bolas, nas condições de processamento acima é mostrada juntamente com o resultado da avaliação da propriedade de amassamento real. Ao considerar a linha da capacidade de pulverização do moinho de bolas, para além da condição para a propriedade de amassamento, a condição para a granulação e a condição para a redução, verificou-se que o ferro reduzido direto excelente pode ser produzido pelo ajuste do teor de umidade da poeira do conversor para cerca de 1 % a 3% (por exemplo, cerca de 1,5% a 3,5 %), com uma faixa de tamanho de partícula de cerca de 150 gm a 300 gm, como é óbvio a partir da figura 5.

Método de Produção de Ferro Reduzido Direto de Acordo com esta Modalidade [0067] Em seguida, o método de produção de ferro reduzido direto de acordo com esta modalidade será descrito em detalhes com referência à figura 6. A figura 6 é um fluxograma ilustrando o método de produção de ferro reduzido direto de acordo com esta modalidade.

[0068] No método de produção de ferro reduzido direto de acordo com esta modalidade, primeiramente, uma matéria-prima do ferro oxidado selecionada a partir de um grupo, incluindo minério de ferro e poeira da fabricação de ferro gerada em um processo de fabricação de ferro (por exemplo, poeira do conversor, poeira do alto-forno, escala de moinho, poeira do forno elétrico e similares gerada em um conversor de fusão de material a frio contendo ferro, o conversor de refinação e um conversor de fusão de poeira coletada pelo coletor de poeira tipo úmida) é seca utilizando uma máquina de secagem, tal como uma fornalha rotativa (Etapa S101). A poeira do conversor carregada para dentro da máquina de secagem possui um diâmetro de partícula de cerca de 3 mm a 4 mm (peneira de menos 80% do diâmetro das partículas) e o seu teor de umidade é de cerca de 12% WB a 18% WB. A matéria-prima do

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17/24 ferro oxidado é seco pela máquina de secagem de modo que o teor de umidade é ajustado para cerca de 6%.

[0069] A matéria-prima do ferro oxidado é misturada com um material de redução (por exemplo, carvão, tal como o carvão em pó, coque, carbono granular fino e similares) (Etapa S103) e carregada em um pulverizador. Como o carvão em pó acima, por exemplo, um material cujo diâmetro da partícula da peneira menos 80% é cerca de 5 mm a 10 mm e o teor de umidade é de cerca de 8% WB para 12% WB pode ser utilizado. A razão de mistura da matéria-prima do ferro oxidado e do material de redução é ajustada em consideração às condições apropriadas para obter o ferro reduzido direto na etapa de redução a ser descrita posteriormente. Por exemplo, uma razão de massa da matériaprima do ferro oxidado e do material de redução pode ser ajustada para cerca de 90:10. A mistura possui um diâmetro de partícula de cerca de 4 mm, quando sendo carregada no pulverizador.

[0070] Em seguida, a mistura da matéria-prima do ferro oxidado e do material de redução é pulverizada pelo pulverizador (Etapa S105), de modo a ter um diâmetro de partícula de 70 pm a 500 pm (peneira de menos 80% do diâmetro de partícula), de preferência 150 pm a 300 pm, e mais preferivelmente cerca de 200 pm. Como o pulverizador para pulverizar a mistura, um moinho de vibração, tal como um moinho de bolas ou um moinho de haste podem ser utilizados. A fim de ajustar o diâmetro da partícula e o teor de umidade da mistura no lado externo do moinho de vibração, tal como o moinho de bolas para a faixa acima descrita e cerca de 2% ou menos, respectivamente, uma velocidade de processamento do moinho de vibração pode ser determinada utilizando, por exemplo, o gráfico ilustrado na figura 4. Especificamente, uma razão de pulverização é calculada a partir de um valor alvo do diâmetro de partícula no lado externo do moinho de vibração (moinho de bolas) e do diâmetro das partículas no lado interno do moinho de vibração (moinho

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18/24 de bolas) e a velocidade de processamento do moinho de vibração pode ser determinada a partir da razão de pulverização calculada e uma curva teórica de um valor alvo do teor de umidade no lado externo do moinho de vibração.

[0071] Além disso, o método de produção de ferro reduzido direto de acordo com esta modalidade, por secagem da matéria-prima do ferro oxidado antes da mistura, o teor de umidade da mistura ao ser carregado para o pulverizador pode ser mantido a um valor no qual o moinho de vibração exibe uma propriedade adequada de pulverização. Do mesmo modo, não é necessário mudar constantemente o controle do moinho de vibração durante a pulverização. Adicionalmente, mesmo se o teor de umidade da matéria-prima do ferro oxidado varia para cima ou para baixo por várias razões, a propriedade de pulverização do moinho de vibração pode ser mantida a um valor adequado controlando adequadamente a configuração da máquina de secagem no tempo de secagem antes de mistura.

[0072] Além disso, o método de produção de ferro reduzido direto de acordo com esta modalidade, uma vez que o diâmetro das partículas da mistura, após a pulverização permite uma força de esmagamento adequado para o processo de granulação a ser exibido, ferro reduzido direto que é difícil de quebrar e é alto em razão de metalização pode ser produzido utilizando a mistura após a pulverização.

[0073] Quando a pulverização da mistura for concluída, a mistura pulverizada é carregada em uma máquina de amassar tal como um misturador Muller. A água é adicionada à mistura de modo que o teor de umidade seja ajustado a um valor (por exemplo, cerca de 6% a 8%) adequado para amassamento, e então a mistura é amassada (Etapa S107). Quando a mistura estiver carregada, o teor de umidade da mistura é ajustado para um valor mostrando umidade adequada (isto é, o valor mostrando velocidade de absorção adequada). Assim, o

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19/24 processo de amassamento pode ser desempenhado sem prejudicar uma propriedade de amassamento excelente.

[0074] Quando o amassamento da máquina de amassamento for concluído, a mistura é carregada em um dispositivo de aglomeração, tal como uma peletizador de balde (peletizador de disco), um rolo compressor duplo (máquina de briquetagem) ou de um extrusor e então é granulado para ser aglomerado (Etapa S109).

[0075] O aglomerado gerado é seco pela máquina de secagem para ter um teor de umidade de, por exemplo, 1% ou menos (Etapa S111). O aglomerado seco é carregado para um forno de redução direta tal como um RHF e então reduzido (Etapa S113). Uma vez que o aglomerado de acordo com esta modalidade apresenta uma excelente força de esmagamento, o aglomerado é difícil de quebrar e pode ser suficientemente reduzido no forno de redução direta na etapa de redução. Por exemplo, quando o RHF é utilizado como o forno de redução direta, por exemplo, uma temperatura no forno pode ajustada para cerca de 1350°C e uma velocidade de um leito rotatório pode ser ajustada de modo que o processo de redução seja completado em cerca de 15 minutos. Ao desempenhar o processo de redução, o ferro reduzido direto (DRI), que é difícil de quebrar e é elevado em razão de metalização pode ser produzido.

[0076] Como descrito acima, de acordo com o método de produção de ferro reduzido direto desta modalidade, ferro reduzido direto (DRI), que é difícil de quebrar e é elevado em razão de metalização pode ser produzido. Assim, a exigência de unidade de oxigênio do conversor de fusão do ferro reduzido pode ser aperfeiçoada e a produtividade de ferro derretido pode ser mantida em um nível elevado. Exemplos [0077] A seguir, o método de produção de ferro reduzido direto de acordo com a presente invenção será descrito adicionalmente com um exemplo e exemplos comparativos de acordo com a presente invenção.

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O exemplo a seguir é um exemplo específico da presente invenção e a presente invenção não se restringe apenas ao exemplo a seguir. [0078] No exemplo e nos exemplos comparativos descritos a seguir, o ferro reduzido direto foi produzido de acordo com a sequência ilustrada na figura 6. Uma máquina de secagem do tipo de fornalha rotativa foi utilizada na etapa de secagem (Etapa S101), um moinho de bolas (3,5 mó x 5,4 mL, Pw: 520 kW) foi utilizado na etapa de pulverização (Etapa S105), e um misturador Muller foi utilizado na etapa de amassamento (Etapa S107). Além disso, um rolo compressor duplo foi utilizado na etapa de granulação (Etapa S109), uma máquina de secagem de banda foi utilizada na etapa de secagem (Etapa S111), e um forno de soleira rotativa possuindo um diâmetro externo de 22 m, um diâmetro interno de 14 m, e uma largura útil de 3,5 m foi utilizado na etapa de redução (Etapa S113).

[0079] Na etapa de redução no forno de soleira rotativa, a velocidade do forno rotativo foi ajustada para 15 minutos/ rotação e uma temperatura no forno foi ajustada para 1000°C a 1350°C. O gás natural líquido (LNG) foi utilizado como gás combustível.

[0080] Uma razão de massa da mistura e um diâmetro de partículas (peneira de menos 80% do diâmetro das partículas) de uma matériaprima utilizada nos exemplos e nos exemplos comparativos é apresentada na Tabela 1. Ao utilizar a mistura apresentada na Tabela 1, a umidade da matéria-prima no lado interno do moinho de bolas foi alterada e os diâmetros das partículas, após uma etapa de pulverização, as forças do briquete após uma etapa de granulação e as razões de metalização após uma etapa de redução foram medidos. O resultado é apresentado na Tabela 2. Os diâmetros das partículas mostrados na seguinte Tabela 1 e Tabela 2 são um diâmetro de malha de peneira com a qual a massa da peneira menos peneirada com uma pluralidade de peneiras de possuindo diferentes malhas torna-se 80%.

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Tabela 1

	Matéria-Prima do Ferro Oxidado	Carvão de Antracite do material carbonáceo
Poeira do Conversor	Poeira do alto-forno
Razão da mistura	81%	10%	9%
Tamanho da partícula (peneira de menos 80%)	3,0 mm	3,9 mm	7,0 mm
Média 3,4 mm

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Tabela 2

	Exemplo	Exemplo Comparativo 1 (muito seco)	Exemplo Comparativo 2 (insuficientemente seco)
Umidade da	Lado interno do moinho de bolas	6,3% W.B.	3,9% W.B.	9,1% W.B.
Matéria-Prima	Lado externo do moinho de bolas	1,7% W.B.	0,2% W.B.	4,3% W.B.
Tamanho da partícula da matéria-prima no lado externo do moinho de bolas	212 pm	67 pm	662 pm
Força de queda após granulação	20 vezes ou mais	14 vezes	18 vezes
Razão de metalização após a redução	86%	81%	79%

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23/24 [0081] Para as forças queda após a granulação na Tabela 2, o aglomerado (briquete) obtido pela etapa de granulação é repetidamente gotejado sobre uma placa de borracha a partir de uma altura de 450 mm e o número de gotejamento quando o briquete está quebrado é representado como a força.

[0082] Referindo-se à tabela 2, no exemplo, verificou-se que o diâmetro das partículas do material pulverizado, pode ser preferencialmente controlado controlando o teor de umidade no lado interno do moinho de bolas e o teor de umidade no lado externo do moinho de bolas. Além disso, verificou-se que o material granulado possui excelente resistência, como demonstrado pelo fato de que a força de queda após a granulação é de 20 vezes ou mais. Ao utilizar esse material granulado, o ferro reduzido direto de alta qualidade que possui uma razão de metalização após a redução de 86%, isto é, que é alta na razão de metalização, pode ser produzido.

[0083] No exemplo comparativo 1, em que a umidade da matériaprima era suficientemente seca, uma vez que a matéria-prima for muito seca, o tamanho das partículas da matéria-prima no lado externo do moinho de bolas foi inferior a 100 pm e os briquetes produzidos utilizando tal matéria-prima não poderia manter uma força suficiente. Uma razão de metalização de ferro reduzido direto produzido utilizando tais briquetes foi de 81%. Em termos de resultado, a razão de metalização foi deteriorada ao invés do ferro reduzido direto de acordo com esta modalidade.

[0084] Além disso, o exemplo comparativo 2, no qual a umidade da matéria-prima não foi suficientemente seca, uma vez que a matériaprima não foi suficientemente seca, o tamanho das partículas da matéria-prima no lado externo do moinho de bolas foi superior a 600 pm. Uma razão de metalização do ferro reduzido direto produzido utilizando tal matéria-prima foi de 79%. Em termos de resultado, a razão de

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24/24 metalização foi deteriorada ao invés do ferro reduzido direto de acordo com esta modalidade.

[0085] Como dito acima, as modalidades preferidas da presente invenção foram descritas com referência aos desenhos em anexo. No entanto, é inútil dizer, que a presente invenção não se limita a tais exemplos. É para ser entendido por aqueles versados na técnica que várias modificações e alterações podem ser feitas e obtidas em uma categoria descrita nas reivindicações, sem se afastar do escopo técnico da presente invenção.

Aplicabilidade Industrial [0086] De acordo com a presente invenção, o ferro reduzido direto, que é elevado em razão de metalização e é aperfeiçoado em razão da fabricação de produtos pode ser produzido.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método de produção de ferro reduzido direto, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

secar a matéria-prima do ferro oxidado selecionada a partir de um grupo incluindo poeira da fabricação de ferro gerada em um processo de fabricação de ferro tal como poeira do conversor, poeira do alto-forno, escala do moinho e poeira do forno elétrico para ter um teor de umidade predeterminado;

misturar a matéria-prima do ferro oxidado após ser submetida à etapa de secagem e um material de redução selecionado dentre carvão, coque e carvão granular fino possuindo um teor de umidade predeterminado para obter uma mistura;

pulverizar a mistura obtida na etapa de mistura para peneira de menos 80% para ter um diâmetro de partícula de 150 pm a 300 pm e para ter um teor de umidade da mistura na faixa de 1% a 3%;

amassar a mistura após o teor de umidade da mistura após ser submetida à etapa de pulverização ser ajustado para uma faixa de 6% a 8% em base úmida pela adição de água;

aglomerar a mistura após ser submetida à etapa de amassamento para ser aglomerada, secar o aglomerado que foi gerado para um teor de umidade de 1% em base úmida ou menos; e reduzir o aglomerado obtido na etapa de aglomeração através de um forno de soleira rotativa para gerar o ferro reduzido direto a uma temperatura de 1000 °C a 1350 °C.

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FIG. 2

Diâmetro da particular da matéria-prima do ferro oxidado (Incluindo material carbonífero para redução) [pm]
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FIG. 3

Diâmetro da particular da matéria-prima do ferro oxidado (Incluindo material carbonífero para redução) [pm]
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Velocidade de processamento do moinho de bolas [wet-t/h] (oeóezuaAind e sode e|noiyed ep ojjatuBip / OBóezuaA|nd ep sajue einoiped ep otiauiBip) oeóBzuaAind ap ogzey
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FIG. 5

Umidade da material-prima (lado externo do moinho de bolas) [%] [turl] (%Q8 souam ap BJieuad) se|oq ep oquioiu op oujejxe opB| ou jeinoiyed ep ojjaujBiQ
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FIG. 6

Matéria-prima do ferro oxidizado

Material de redução