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By Alexandre Gonçalves Andrade

A Samarco Mineração utiliza combustível sólido para geração de energia térmica nas pelotas de minério de ferro. Este insumo torna possível a redução da utilização de gás natural na etapa de queima nos fornos de endurecimentos e ainda melhora a qualidade física das pelotas. O tamanho das partículas é chave para eficiência do processo e a cominuição destes combustíveis é realizada nas plantas de moagem da empresa, tanto para o antracito quanto para o coque verde de petróleo. Tradicionalmente, um dos principais itens de controle de moabilidade do insumo é o HGI (Hardgrove Grindability Index), que avalia a dureza do combustível sólido no processo de moagem. Porém, este parâmetro não reflete as dificuldades produtivas encontradas nas plantas de moagem da Samarco Mineração. Portanto, foi desenvolvida metodologia através de uma modificação da equação proposta por Bond para avaliação energética de moagem. A lei de Bond tem origem empírica e considera que a energia consumida na cominuição é proporcional ao comprimento das fissuras iniciais que se desencadeiam na quebra das partículas. A metodologia proposta, no presente trabalho, avalia com maior representatividade as dificuldades encontradas na cominuição destes insumos. Ainda, testes em planta piloto de moagem de combustíveis sólidos foram realizados para validação da abordagem.

Aug 1, 2018

By Carlos Roberto Silva Mamede

A flotação é um dos principais processos de concentração, tendo sido empregada há mais de um século, viabilizando a obtenção industrial de diversos bens minerais, como sulfetos, óxidos, fosfatos, carvão, sais, platinas e outros. Na indústria de minérios de ferro, a flotação reversa de quartzo tem sido empregada com sucesso para obtenção de concentrados (pellet feed) com elevados teores de ferro (próximos de 69%) através de células mecânicas e colunas de flotação. Amidos de milho ou mandioca como depressores, aminas como coletores e hidróxido de sódio como modulador de pH são os principais reagentes atualmente empregados nos circuitos de flotação de minérios de ferro. O esgotamento das reservas de elevados teores de ferro, levando a necessidade de concentração por flotação de minérios de baixos teores, a necessidade de otimização de custos operacionais e a maximização da recuperação metálica são os alguns dos desafios da indústria de minérios de ferro. Além disto, a variedade mineralógica e a ampla faixa granulométrica (0,300 mm a 0,010 mm) são outros desafios desta indústria. O estudo de coletores de flotação mais seletivos para os diferentes tipos de minérios de ferro pode contribuir para aumento da seletividade desta operação unitária.

Aug 1, 2018

By Alim Ullah

The paper discusses the necessity of upgrading low-iron containing ores, giving as an example, NML-Tata Steel Project in the Quebec-Labrador region of Canada. As cooling of pellets is generally a bottle-neck in most pelletizing plants, examples are given of the methods used to improve cooling in the existing plants and a simple, low-cost alternative, tested on a pot-grate system, is presented. The procedure described is applicable to sinter plants also. The trends in iron and steel production worldwide are then given, as well as the reasons for the increase in steel production by the Electric Arc Furnace (EAF) route. The stoichiometric and thermodynamic requirements for producing iron, irrespective of the process, are explained. The different ironmaking processes, especially the Direct Reduction (DR) ones are briefly discussed, outlining recent improvements made to some of them. The pros and cons of producing cooled DRI and Hot-Briquetted Iron (HBI) are given with predictions made for their future growth. An alternative to cold-briquetting of DRI fines is also discussed. Highlights of an ironmaking processes which is at the laboratory/pilot plant stage are given.

Aug 1, 2018

By Marcos Meyer

A pelotização é um processo de aglomeração com objetivo de agregar valor aos finos de minérios de ferro (pellet feed). A partir de 2010, a mina de Brucutu situada no Quadrilátero Ferriferro (QF) passa a ser a maior fornecedora de matéria prima para as plantas de Tubarão / Vitória-ES. O estudo avaliou a performance industrial de duas misturas com alta participação de minério de Brucutu, acima do padrão utilizado na usina de pelotização. Os minérios compostos nas misturas foram caracterizados por análise química, física, mineralógica e microestrutural. O desempenho operacional mostrou superior à mistura padrão utilizada para a produção de pelotas para redução direta, permanecendo com os parâmetros de qualidade consoantes com as especificações do produto final. O conhecimento das características geometalúrgicas destas misturas com minério de Brucutu em maior escala foi de suma importância para adequar o processo e custo das principais operações unitárias da planta envolvida (moagem e forno).

Aug 1, 2018

By Lina Maria Varón Cardona

A utilização de briquetes de misturas de carvão fóssil e biomassa em substituição ao coque como agente redutor pode contribuir para a diminuição das emissões de CO2 à atmosfera no processo de fabricação de ferro através da substituição de parte do carvão fóssil por carvão vegetal. O objetivo deste artigo é identificar quais são as principais variáveis que influenciam a produção de briquetes de alta qualidade a partir de misturas de carvão fóssil e carvão vegetal. Os briquetes foram fabricados em matriz cilíndrica, compactados em prensa hidráulica e tratados termicamente em forno vertical aquecido com resistência elétrica sob atmosfera de nitrogênio. Foi investigada a influência da composição da mistura, da taxa de aquecimento e do tamanho de partícula do carvão fóssil. Os briquetes com composição na faixa de 10% a 15% de carvão vegetal moído e peneirado em partículas menores que 325 mesh apresentaram maior resistência à compressão. Foi observado que o efeito do envelhecimento do carvão influencia na qualidade do briquete, pois diminui sua resistência à compressão; as dimensões finais dos briquetes após tratamento térmico diminuíram quando a velocidade de aquecimento é menor; ao se aplicar maior velocidade de aquecimento os briquetes apresentam inchamento.

Aug 1, 2018

By Edmilson Renato de Castro

Apresentam-se o processo e o protótipo de forno para a produção de ferro gusa por redução carbotérmica estimulada por micro-ondas de minério de ferro, na forma de pelotas auto-redutoras. O forno de redução com potência regulável de até 15 kW de micro-ondas de 2.45 GHz foi especialmente projetado e construído para este processo. A estrutura do forno é em aço inoxidável e utiliza três geradores de micro-ondas focados para o centro de um aplicador cilíndrico. Com esta configuração conseguiu-se produzir um campo eletromagnético de alta densidade energética. A carga de pelotas auto-redutoras, com massa em torno de 20 g foi reduzida em um cadinho de carbeto de silício. A montagem do forno dispõe de uma balança elétrica adaptada para suportar o cadinho de redução. O presente forno dispõe de controle e medida da potência fornecida e refletida, permitindo medir a energia de micro-ondas efetivamente aplicada à carga. Esta característica permitiu realizar balanços de massa e de energia além de determinar a evolução da taxa de reação através da medida contínua da massa das pelotas sob redução, ao longo do tempo de processamento. Obtiveram-se curvas cinéticas de redução carbotérmica de minério de ferro incentivada por micro-ondas e de seu consumo de energia durante o processo.

Aug 1, 2018

By Wen Xuan

Oolitic iron ores have significant economical importance because of their extensive resources in the world. However, their utilisation is often quite limited due to the high content of phosphorus inside. The phosphorus is often finely disseminated in the oolite structure and generally not liberated in the form of free particles. The iron ore used in this work is a typical oolitic goethitic iron ore with high phosphorus. The process of phosphorus removal from this ore is difficult because the phosphorus is not present as distinct minerals. As a result, no physical beneficiation process is able to separate the phosphorus from the iron bearing phases. The current concentrate contains low iron grade (Fe ~49%) and high phosphorus content (P 0.7~0.8%). The acid leaching is a potential way to dissolve phosphorus. Previous studies have shown that the thermal treatment makes the phosphorus more accessible for the acids and enables more efficient phosphorus dissolution. Some chemical additives are reported to enhance this phenomenon. A series of tests have been carried out using roasting - grinding - magnetic separation - leaching technologies to remove the phosphorus from this current concentrate. In the first stage, several tests were performed at pilot scale under the same conditions as described in some publications. The achieved results were similar to those from previous tests at laboratory scale. In the second stage, new test conditions were investigated in laboratory scale in order to achieve better result and to reduce the operational cost.

Aug 1, 2018

By Vitor de Oliveira Campos

Vários resíduos gerados nos processo siderúrgico são fonte de ferro e podem ser reciclados e reintegrados de volta ao ciclo produtivo do ferro. Exemplos incluem pós de coletores e despoeiramento, carepas e lamas. Estes materiais são geralmente classificados como rejeitos e são descartados em aterros a um alto custo, mas adquirem um valor significante quando reciclados e reutilizados apropriadamente. O presente estudo consiste em demostrar a viabilidade da utilização destes resíduos em um processo de mini sinterização, plantas de sinterização produzindo até 1 milhão de toneladas por ano. O produto obtido apresenta propriedades químicas e físicas adequadas para carregamento direto no alto-forno, para utilização como nucleante na sinterização, ou como refrigerante no convertedor. O balanço do zinco e dos álcalis é de extrema importância para viabilizar um sínter final com qualidade requerida e será analisado neste estudo. Conclui-se que a utilização dos resíduos citados é economicamente viável e o estudo de caso apresentado neste trabalho comprova o benefício com retorno significativo.

Aug 1, 2018

By Lucas Beirão do Valle

Este artigo visa estudar polímeros como quitosana, amido entre outros com elevada disponibilidade como agentes aglomerantes no processo de pelotização de minério de ferro e discutir sobre o impacto da sua utilização. Os polímeros foram testados preliminarmente no teste de bancada (teste em pneu), para medir qualitativamente a tendência de aglomeração. Os polímeros com melhores resultados foram testados em escala piloto, que simula o processo industrial. Nos testes preliminares, o amido gelificado apresentou os melhores resultados de resistência física de pelotas verdes e secas. Entretanto, no teste piloto o amido não foi capaz de controlar a umidade superficial. Os outros polímeros não foram considerados promissores, principalmente devido ao controle da umidade superficial.

Aug 1, 2018

By Ronie Magno Pinheiro de Souza

A partir do segundo semestre de 2013, iniciou-se um período de maior dispêndio energético para o controle da resistência à compressão da pelota AFXX. A este problema somou-se o desafio de atingir elevados patamares de produção e chegar à produção nominal da usina. Desta forma, foi necessário fazer a partir de um complexo diagnóstico de todas as etapas do processo para encontrar a causa do problema e determinar a melhor forma de contorná-lo. Observou-se uma elevada geração de superfície específica granular somada à dificuldade de obter granulometria (-325#) na moagem, além da elevação da umidade do filter cake. Além disso, observou-se uma considerável elevação do PPC (perda por calcinação) no período, o que explica as constatações anteriores. Os objetivos do trabalho são avaliar os efeitos do aumento do PPC no pellet feed na produção da pelota AFXX e buscar explicação para a queda da resistência à compressão.

Aug 1, 2018

By Jayme Alex Marques da Silva

A utilização de carvão vegetal na fabricação do ferro-gusa tem ganhado destaque devido a suas vantagens ambientais em comparação ao coque. A necessidade de suprir a demanda de consumo de carvão vegetal pelas siderurgias faz com que os produtores busquem maior produtividade e qualidade através da busca constante na redução do tempo de produção do carvão. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo matemático tri-dimensional transiente, para simulação da secagem, carbonização e resfriamento no interior de um forno retangular de alvenaria. Foi desenvolvido um modelo acoplado baseado na solução das equações de conservação da quantidade de movimento, energia e espécies químicas. As soluções das equações diferenciais que representam os fenômenos são obtidas através da técnica de volumes finitos. Ao longo do processo de carvoejamento, o modelo considera a transferência de massa e calor associada à cinética de reação de cada componente. O modelo é tridimensional e transiente, sendo capaz de prever detalhes dos fenômenos no interior do forno e sua evolução temporal o que possibilita o controle das fases de fabricação do carvão vegetal.

Aug 1, 2018

By Bruno Deves Flores

O presente trabalho tem como objetivo investigar a influência da adição de carvão vegetal e do seu tamanho de partícula na reatividade do coque. Para isso, um carvão vegetal de eucalipto foi adicionado a um carvão médio volátil americano em três teores (3%, 5% e 8%) e em duas faixas granulométricas distintas (abaixo de 1 mm e entre 3 mm e 4 mm). O carvão individual e as misturas de carvão/carvão vegetal foram carbonizados em um forno de escala laboratorial (1 kg). A reatividade dos coques produzidos e do coque de referência foi avaliada e comparada usando análise termogravimétrica. Também foram realizadas análises morfológicas através de microscópio óptico e eletrônico, usando amostras antes e após os ensaios termogravimétricos. Baseado nos resultados, a influência da introdução de carvão vegetal na reatividade do coque foi analisada e discutida neste trabalho.

Aug 1, 2018

By Rafael de Souza Rodrigues

A Samarco Mineração está entre os grandes produtores mundiais de pelotas de minérios de ferro com início de suas operações em 1977 na lavra e beneficiamento de minérios itabiríticos friáveis de médio a baixo teor de Ferro. No Quadrilátero Ferrífero a formação ferrífera bandada, devido a sua gênese, apresenta, no geral, um menor teor de Fe e uma maior compacidade com o aumento da profundidade. Com a crescente demanda mundial de minério de ferro, existe a necessidade da incorporação dos materiais de menor teor e maior dureza visando o aumento das reservas. O aproveitamento desses minérios impacta significativamente as etapas de beneficiamento, sendo o processo de moagem o mais afetado, suscitando a necessidade de desenvolver ferramentas para prever o comportamento do minério nessa etapa do processamento mineral. A partir do modelo geológico-tipológico pré-existente e da introdução dos testes de determinação do tempo de moagem (DTM) e do requerimento energético da moagem nas amostras de furos de sonda, desenvolveu-se um modelo matemático para o cálculo do requerimento energético do minério na moagem. Como resultado deste trabalho, a variável “energia” (kWh/t) foi inserida no modelo de blocos da reserva podendo ser utilizada pelo planejamento de lavra de curto prazo para adequação do minério à energia de moagem existente e pelo planejamento de longo prazo para antever a necessidade de revamp nas usinas existentes e/ou para auxiliar no dimensionamento de novas instalações de moagem.

Aug 1, 2018

By Rogério Ruiz

Atualmente os fabricantes de equipamentos e empresas de engenharia utilizam, na sua maioria, experiência em projetos anteriores para o dimensionamento de silos, chutes, pilhas de estocagem e outros equipamentos de manuseio e estocagem para a indústria mineira. O objetivo deste trabalho é apresentar uma metodologia eficiente e mundialmente reconhecida para a solução e prevenção de problemas de fluxo de sólidos, utilizando método científico e comprovado. Os principais testes laboratoriais para obtenção de propriedades de escoamento dos materiais serão descritos. Os testes necessitam de pequenas quantidades de amostras representativas do material e os parâmetros levantados alimentam a metodologia de análise de escoamento de sólidos ou softwares de simulação numérica, e são essenciais para a correção de equipamentos defeituosos ou dimensionamento de novos equipamentos.

Aug 1, 2018

By Ismael Vemdrame Flores

No panorama atual da coqueificação há uma necessidade comum de aumentar o uso de carvão de menor qualidade, principalmente devido ao alto custo e decrescente disponibilidade de carvões coqueificáveis de primeira linha. Neste cenário, uma forma de melhorar a qualidade do coque é através do controle de tamanho de partículas de carvões e misturas. A granulometria dos carvões pode alterar sua petrografia e propriedades reológicas, podendo ser utilizada de forma benéfica. O presente trabalho é uma primeira parte de um estudo de longo prazo e tem como objetivo avaliar os efeitos de preparação de carvão em suas propriedades. Para esse fim, dois carvões coqueificáveis e uma mistura foram selecionadas e caracterizadas em diferentes faixas de tamanho de partícula. Os carvões e suas frações granulométricas foram caracterizadas por análise imediata, petrografia, fluidez Gieseler e índice de inchamento livre. Os resultados demonstraram que as frações granulométricas dos carvões apresentam diferentes propriedades (cinzas, matéria volátil, composição maceral, fluidez e FSI) de acordo com o tamanho de partícula estudado. Além disso, discutiu-se o motivo por trás das diferenças observadas.

Aug 1, 2018

By Thiago Pinto Silva

A Usiminas implementou dois ensaios para caracterização de minérios de ferro na sinterização, intitulados assimilação e penetração de fase líquida. O primeiro tem como objetivo avaliar as fases mineralógicas, a formação de poros e a resistência mecânica de partículas nucleantes e aderentes por meio da reação do minério com o calcário. O segundo objetiva medir o comprimento da penetração da fase líquida formada entre a calcioferrita e o minério. No presente trabalho, são descritas as principais características e potencialidades desses novos testes, os quais foram utilizados para a avaliação do comportamento metalúrgico de seis minérios distintos. Os resultados obtidos de assimilação e de penetração da fase líquida foram comparados com as características mineralógicas e químicas dos minérios, sendo observada uma boa correlação entre essas características e os resultados dos novos testes. Verificou-se também que a análise tradicional do minério não é suficiente para estimar seu comportamento metalúrgico na sinterização, o que reforça a importância da utilização dos novos testes implementados. Além disso, permitem avaliar o comportamento dos minérios em altas temperaturas, auxiliando na escolha da carga de minérios mais adequada para a sinterização.

Aug 1, 2018

By Luiz Cláudio von Sperling Cotta

Os precipitadores eletrostáticos são equipamentos responsáveis pelo despoeiramento dos gases de processo que atravessam o forno de grelha móvel. O processo de sinterização no forno gera uma grande quantidade de particulado que são retidos por estes equipamentos, portanto têm grande importância no processo da Samarco e para qualidade do ar nas comunidades do entorno. A eficiência dos precipitadores é monitorada através da emissão de particulado no topo das chaminés. Neste estudo foram analisados os fatores elétricos e dimensionais que afetam a eficiência de despoeiramento e, portanto, os mecanismos que recolhem as partículas. Foi também avaliado o balanço de massas do equipamento e a capacidade de coleta de particulado de cada campo do precipitador eletrostático. Desta forma foi realizada a otimização do tempo entre batimentos de placas e ajustes lógicos para a diminuição de entradas de ar falso no precipitador. As ações resultaram em aumento da eficiência do funcionamento do equipamento, com redução do baseline de emissão de particulado. Resultados adicionais foram identificados através da redução de manutenção de válvulas duplas, maior controle operacional.

Aug 1, 2018

By Danielle Gonçalves Campos

Com o ensaio de RDI (Índice de Degradação sob Redução), pode-se determinar a geração de finos durante a redução da carga metálica no alto-forno, e com o RI (Índice de Redutibilidade) determina-se a capacidade do sínter em ceder oxigênio para o gás redutor. São ensaios de extrema importância, pois com o RDI é possível medir a degradação do sínter quando submetido a condições redutoras do alto-forno, e com o RI entende-se o grau de redução da carga metálica momentos antes do início de seu processo de amolecimento. Com a instalação deste forno no Laboratório de Redução da CSN, será possível correlacionar os componentes do sínter, e de outras cargas metálicas, avaliando suas influências no produto, e, consequentemente, em suas utilizações no alto-forno.

Aug 1, 2018

By Fernando O. Boechat

Com a redução da oferta de minério granulado de boa qualidade no mercado mundial e as restrições ambientais à sinterização, as pelotas de minério de ferro passaram a ocupar um papel importante como matéria prima para produção de ferro primário. Entretanto, embora apresentem maior resistência à degradação, as pelotas ainda sofrem com este problema, embora em menor magnitude, quando comparadas com granulados. Pode-se identificar a degradação das pelotas de minério de ferro em duas etapas, durante o manuseio e sob redução. Uma vez que vários estudos já analisaram a degradação durante o manuseio, a degradação durante a redução torna-se um assunto relevante e pouco explorado. Assim, o presente trabalho avaliou as energias envolvidas no movimento da carga ao longo de um forno de redução direta do tipo Midrex, usando o método dos elementos discretos. Para isso, foi utilizado o software EDEM® para obtenção das energias dissipadas durante as colisões das partículas. Aplicando estas energias ao modelo mecanicista proposto por Tavares e Carvalho [4] para fragmentação das partículas foi possível estimar a taxa de geração de finos no interior do forno. Estes resultados foram utilizados na previsão da degradação mecânica de pelotas no interior do forno, que previu a geração de 1,2 a 2,6% de finos gerados em um forno Minimod®, dependendo das premissas usadas.

Aug 1, 2018

By Leonardo Martins da Silva

O minério de ferro quando encontrado contendo teores do elemento fósforo acima de 0,05% é considerado rejeito dada sua inutilização para o processamento de fabricação do aço. Tal fato ocorre devido a elevação da dureza do aço tornando-o quebradiço e com fratura. Sendo assim o presente trabalho tem como objetivo a avaliação do efeito do processo de lixiviação ácida como finalidade de redução do teor de fósforo no minério de ferro. Através da utilização do software Termocalc® foi possível analisar as diferentes estruturas formadas em diferentes teores do elemento fósforo. Através da técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi possível analisar a estrutura do minério de ferro após seu tratamento com a energia de micro-ondas. Por meio da técnica de planejamento estatístico fatorial com pontos centrais e axiais foi possível determinar as condições ótimas de remoção de fósforo através da técnica de lixiviação ácida.

Aug 1, 2018