PIROMETALURGIA - multitecnus.commultitecnus.com/arquivo/falcao/pirometalurgia/Pirometalurgia - 1ª... · amostras para ensaio. ... 2 - Produção do ferro-gusa (alto-forno) 2.2 –

PIROMETALURGIA

Prof. Carlos Falcão Jr.

PIROMETALURGIA

Processo de Produção do Aço

1 - Preparação das matérias-primas

a)Pelotização

Pequenas esferas resultantes de um processo de aglomeração de finos do minério, aditivos ou fundentes (calcário e dolomita) e aglomerantes - 0,5 a 0,75% - (bentonita e cal hidratada), que pode ser endurecida a frio ou a quente.



a) Pelotização

Geralmente, a pelotização do minério é feita pelos produtores de minério de ferro.

As pelotas possuem faixa estreita de tamanho, qualidade uniforme e boa permeabilidade do gás durante as reações no alto-forno.

São fáceis de armazenar e de transportar.

PIROMETALURGIA



b) Sinterização

Operação realizada com a finalidade de aglutinar os finos do minério de ferro.

Teores elevados de finos obstruem a entrada de ar, diminuindo a velocidade de entrada do ar no alto-forno para ocorrer a combustão.

Após a sinterização, o sínter pode apresentar teores de ferro entre 55 e 60%.

PIROMETALURGIA



b) Sinterização

Resumidamente, as etapas da sinterização são:

b.1) Carregamento da matéria-prima

b.2) Homogeneização: formação, umidificação e nodulização da mistura

b.3) Carregamento da mistura na esteira de sinterização

b.4) Sinterização: transformação da mistura em sínter

PIROMETALURGIA



b) Sinterização

Resumidamente, as etapas da sinterização são:

b.5) Quebra do “bolo” de sínter

b.6) Peneiramento a quente

b.7) Resfriamento

b.8) Peneiramento a frio

b.9) Transporte do sínter aos silos de alimentação do alto-forno

PIROMETALURGIA



b) Sinterização


Todos os componentes da mistura são carregados e transportados, de forma individual, por correias transportadoras para a unidade de armazenagem.

PIROMETALURGIA



b) Sinterização


A mistura é composta por minério de ferro, resíduos de produção (particulados recuperados do alto-forno e da aciaria), fundentes (cal, calcário, olivina e/ou dolomita), finos de retorno (pequenas partículas de minério recuperadas do próprio processo de sinterização) e combustível sólido (coque siderúrgico).

PIROMETALURGIA



b) Sinterização

b.2) Homogeneização

As matérias-primas são introduzidas em um tambor rotatório (“tambor misturador”)

Movimento de rotação

Água é adicionada à mistura por causa da umidade necessária para facilitar a “micropelotização”.

PIROMETALURGIA



b) Sinterização

b.3) Carregamento da mistura na esteira de sinterização

Sistema de transporte da mistura que termina na esteira de sinterização, onde é disposta uma camada composta por finos de retorno (“bedding” ou “falsa grelha”)

O objetivo do “bedding” é filtrar parte dos gases inerentes ao processo, proteger as grelhas e evitar a aderência da mistura nestas.

PIROMETALURGIA



b) Sinterização

b.4) Sinterização – transformação da mistura em sínter

A transformação da mistura em sínter ocorre basicamente pela ação do calor presente no processo.

Inicialmente, esse calor vem de uma fonte externa (fornalha de ignição) proporcionando a ignição espontânea do combustível sólido (coque) contido na mistura.

PIROMETALURGIA



b) Sinterização


Com a ignição do combustível, o calor gerado pela oxidação deste é suficiente para manter o processo de sinterização, sem fonte externa de calor.

Outro pré-requisito, além do calor necessário à ignição, é o suprimento adequado de oxigênio.

PIROMETALURGIA



b) Sinterização


A qualidade do sínter, a taxa de sinterização e o consumo de coque podem atingir níveis melhores com uma ignição adequada.

A ignição do combustível inicia-se na camada superior, sinterizando a mistura.

PIROMETALURGIA



b) Sinterização


Devido ao constante fluxo de ar de cima para baixo, as camadas inferiores também são sinterizadas até o final da esteira.

A intensidade de ignição (Q/t) ideal é a que propicia somente a combustão necessária do coque da camada superficial da mistura, contribuindo para uma queima uniforme total.

PIROMETALURGIA



b) Sinterização


A ignição tem por objetivo:

propagar a queima do coque de maneira uniforme, elevando a temperatura da camada superficial, permitindo sua combustão

melhorar a resistência da camada superficial

PIROMETALURGIA



b) Sinterização


A ignição tem por objetivo:

reduzir o consumo de combustível

melhorar a permeabilidade da camada superficial

PIROMETALURGIA



b) Sinterização

b.5) Quebra do bolo de sínter

O bolo de sínter, que está sobre a esteira, é despejado dentro de um triturador (quebrador de sínter).

Este quebra o bolo de sínter em pedaços menores, que são encaminhados para um moedor ou britador de sínter.

No moedor, os pedaços tornam-se ainda menores, estando prontos para ir ao alto-forno.

PIROMETALURGIA



b) Sinterização

b.6) Peneiramento a quente

Os pedaços menores de sínter são transferidos, ainda quentes, até as peneiras vibratórias.

Só passam pelas peneiras os pedaços entre 8 e 16 mm.

Um sistema mecânico força os pedaços maiores contra a peneira, quebrando-os até que passem por ela.

PIROMETALURGIA



b) Sinterização

b.7) Resfriamento

O sínter aquecido e peneirado é carregado através de uma calha até um resfriador circular.

Neste, sofre resfriamento até uma temperatura de, aproximadamente, 80ºC.

PIROMETALURGIA



b) Sinterização

b.8) Peneiramento a frio

O sínter é transportado por meio de correias até uma nova estação de peneiramento.

Após o peneiramento, são retiradas amostras para ensaio.

Os finos retornam ao início do processo para serem utilizados como camada inferior nas esteiras de sinterização (“bedding”) ou à mistura inicial.

PIROMETALURGIA



b) Sinterização

b.9) Transporte do sínter aos silos de alimentação no alto-forno

O sínter é armazenado em novos silos.

Daí, é transportado para o alto-forno, por meio de correias.

PIROMETALURGIA

INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS METALÚRGICOS


2 - Produção do ferro-gusa (alto-forno)

Ferro-gusa é um produto primário no ciclo da produção do aço.

Deriva-se da redução inicial do minério de ferro no alto-forno.

Tal redução resulta da combinação do carbono do coque com o oxigênio do minério (reação exotérmica).

No alto-forno são misturados: minério (na forma de sínter), coque (ou carvão) e fundente.




Por ter baixo P.F., o fundente corresponde à fase líquida inicial da mistura.

Sua função é tornar fluidas as impurezas, formando uma escória mais fusível.

A queima contínua do coque ou do carvão vegetal, ativada pela insuflação de ar, disponibiliza o calor necessário à fusão do material.

O ferro é gotejado no cadinho (parte inferior).




A escória, como é menos densa que o ferro, flutua sobre o material líquido, sendo separada por orifícios presentes em certa altura do cadinho.

A retirada do ferro se dá por aberturas no fundo do cadinho.

O ferro gusa, então, esfria até se tornar sólido.




O alto-forno opera em regime de contracorrente, ou seja, ocorrem 2 fluxos contínuos em sentidos contrários.

De cima para baixo: desce a carga (minério de ferro, coque e fundentes).

De baixo para cima: o ar pré-aquecido soprado pelas ventaneiras e os gases provenientes da combustão seguem em direção ao topo.




2.1 – Operações no alto-forno

Para se obter bons resultados na operação do alto-forno, 3 condições são importantes:

Boa qualidade do coque e do minério de ferro utilizados na carga

Bom controle do fluxo de gás

Procedimentos adequados de operação





* Vazamento

O ferro-gusa e a escória são coletados na região interna do alto-forno, denominada de cadinho, localizada logo abaixo das ventaneiras.

Devido às diferenças de densidade, ferro-gusa (7,2 t/m3) e escória (2,4 t/m3) não se misturam.





* Vazamento

Então, a escória flutua sobre o ferro-gusa e os dois produtos formam camadas distintas, sem se misturar.

O ferro-gusa é direcionado para um canal, onde é despejado em uma bica basculante, que funciona como panela de controle e transferência para os carros-torpedo.





* Vazamento

A escória é direcionada para um canal. Após, é levada para o granulador de escória ou despejada no solo em local adequado.

Com o processo contínuo de formação e recolhimento de metal líquido no cadinho, novas quantidades de gusa caem sobre o banho já formado (gusa + escória).





* Vazamento

Sendo o gusa mais denso, este desce em forma de gotas, atravessando a camada superior de escória, aumentando assim a quantidade de gusa líquido localizada na parte inferior do banho.





* Situações especiais na operação do alto-forno

Após a entrada em operação, um alto-forno funciona de 10 a 15 anos.

Este período é chamado de campanha.






Campanha é o período de duração de um revestimento refratário, ou seja, o tempo desde o início das atividades do alto-forno até a necessidade de sua parada para a renovação deste revestimento e/ou modernização adicional.






Pequenas paradas ou interrupções na produção para efeito de manutenção são chamadas de blow-down (desobstruções no equipamento).

A injeção de ar pelas ventaneiras é interrompida. Mesmo assim, as interações no processo continuam a ocorrer e a temperatura diminui com o passar do tempo.






As retomadas de produção após blow-down são chamadas de start-up.

Quando a operação é reiniciada, recomeça o sopro de ar pré-aquecido pelas ventaneiras e a temperatura do forno volta a aumentar.




2.2 – Casa de Corrida

Área destinada às operações de vazamento de ferro-gusa e de escória.

Na casa de corrida, estes são manuseados, transferidos e destinados às etapas posteriores do processo.

A casa de corrida é composta das seguintes partes: PRÓXIMOS SLIDES





* Sistema de captação e tratamento de gases

Capta os gases liberados do interior do alto-forno durante o processo de vazamento do metal líquido, tratando-os de forma a tornar o ambiente seguro e recuperando parte desses gases para sua reutilização nos processos.





* Furo de vazamento ou furo de corrida

É um bloco refratário, instalado na parte inferior do forno, dotado de um furo, que faz a ligação da parte interna do alto-forno com a parte externa da casa de corrida.

Por este furo, são vazados o ferro-gusa e a escória.





* Calhas de vazamento

Canais destinados à coleta e transferência do ferro-gusa e da escória.

São revestidas de material refratário apropriado para a operação.





* Máquina perfuratriz

Equipamento dotado de uma broca especial utilizado para abrir o furo de vazamento.

A profundidade e a posição do furo devem ser reproduzidas a cada furo, de forma a evitar um desgaste prematuro do furo de corrida.





* Máquina de tamponamento

Equipamento que promove o fechamento do furo de corrida do alto-forno.

Esta máquina injeta massa refratária sob pressão no furo de corrida, visando fechá-lo, interrompendo dessa forma o vazamento do ferro-gusa.

Documents

PIROMETALURGIA - multitecnus.commultitecnus.com/arquivo/falcao/pirometalurgia/Pirometalurgia - 1ª... · amostras para ensaio. ... 2 - Produção do ferro-gusa (alto-forno) 2.2 –