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By Enrique Roy Dionisio Calderon

Neste trabalho é apresentada a concepção de um modelo com objetivo de gerar a superfície de mínimo consumo de redutor (carbono) para a produção de ferro primário. No seu desenvolvimento foram consideradas as condições de equilíbrio das reações de redução e os balanços de massa e de energia. Sua aplicação à redução em Altos Fornos é exemplificada para situações reais, baseada no banco de dados operacionais de uma usina siderúrgica. Foi possível, a partir de planos de corte nestas superfícies, gerar diagramas binários do tipo CR-RD (Consumo de Redutor-Redução Direta), passíveis de serem obtidos “on-line” com o processo. Dentre os resultados obtidos, foi possível identificar, confirmar e prever, através da análise de casos reais, algumas inviabilidades termodinâmicas importantes do forno, conferindo desta forma maior segurança operacional ao processo.

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 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

By Evandro Moraes da Gama

A aglomeração a frio de minérios, rejeitos de mineração, resíduos sólidos, combustíveis, fertilizantes, produtos químicos, farelos de alimentação animal, etc. é um tema de grande relevância para o setor industrial dentro do contexto de crescimento sustentável. Neste trabalho é feita uma descrição da moderna planta piloto de aglomeração a frio de finos de minérios de ferro empregando o disco pelotizador SC-1000 (Haver). Essa unidade piloto pertence ao Centro de Sustentabilidade da UFMG, que está localizado na cidade de Pedro Leopoldo (Minas Gerais, Brasil). Esse tipo de equipamento difere dos discos tradicionais no mercado por agir de forma dinâmica na formação da pelota crua durante o processo de aglomeração a frio. A tecnologia Scarabeus permite o ajuste automático da altura da borda do disco, assim como da inclinação e da velocidade de rotação, mesmo durante a etapa de operação. É também feita uma abordagem sobre a inovadora tecnologia Scarabaeus de discos pelotizadores para plantas industriais de aglomeração de minérios. Ademais, são apresentadas as principais linhas de pesquisa referentes a aglomeração a frio de materiais finos.

Aug 1, 2018

By Leonardo de Carvalho Vidal

O Alto-Forno 3 da CSN, Companhia Siderúrgica Nacional, iniciou-se sua 3ª campanha no dia 07/08/2001. Chama-se cadinho à região localizada na base do alto-forno cuja finalidade é armazenar, por um período de tempo controlado, o ferro-gusa e a escória. Esta região é altamente crítica para a operação do equipamento, pois o contato permanente do fluxo de ferro-gusa líquido torna esta área altamente suscetível a desgastes. A construção do cadinho é realizada de modo a minimizar este efeito, utilizando-se blocos de carbono de alta resistência em suas paredes internas. Assim, o cadinho determina a vida útil de um alto-forno. A preservação do desgaste dos blocos do cadinho com titânio é de vital importância, visto que, existem diversos riscos da não monitoração, tais como: identificação de possíveis pontos quentes, desgaste acentuado dos blocos de carbono, por temperatura elevada, rompimento do cadinho com vazamento de gusa líquido com conseqüente risco de atingir pessoas e grandes danos ao equipamento e parada operacional do Alto-forno 3 por longo período. O sistema de injeção de titânio possibilita a mitigação dos pontos quente preservando o cadinho e estendendo a campanha do Alto-forno. O sistema de injeção de titânio mostrou sua funcionalidade e aplicação na injeção de llmenita, pó de coletor, plástico e outros sólidos granulados injetados nas ventaneiras do Alto-Forno 3, através de um novo sistema de automação, incluindo: PLC, balança de pesagem, novas malhas de controle inéditas. Trata-se de um processo inédito nas Américas. Com este desenvolvimento, a vida útil do cadinho do Alto-Forno 3 poderá ser expandida elevando sua atual campanha para mais que 20 anos.

Aug 1, 2018

By Maurício Guimarães Bergerman

O objetivo deste estudo é apresentar a construção de uma coluna de flotação piloto de baixo custo, que será utilizada para concentração de minerais ferrosos. O trabalho contém os passos seguidos no projeto de construção do equipamento (descrição dos sistemas operacionais; dimensionamento; desenhos do projeto; levantamento dos materiais, fornecedores e orçamentos; testes dos sistemas de aeração e bombeamento, além da montagem) e também, os resultados dos ensaios exploratórios realizados com uma amostra de minério de ferro, contendo 38% de Fe, doada pela Companhia Vale S. A. proveniente da Mina de Alegria, Mariana/MG. Nos ensaios preliminares, obtiveram-se teores de Fe no concentrado próximos a 50% e uma recuperação metalúrgica em torno de 90%. O resultado foi considerado adequado, tendo em vista que foi realizado apenas um estágio de concentração. Dessa forma, conclui-se que a montagem e operação da coluna foram satisfatórias e o protótipo pode ser utilizado como unidade piloto para a avaliação de diferentes condições de processo.

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 Tobias Krull

The characterisation of iron ore from a materials handling point of view is paramount in order to provide the best possible design for the desired application and maximise equipment uptime at the lowest possible capital and operational expenditure. Problematic issues in materials handling applications often arise in the iron ore industry due to the high density of the ore as well as the abrasive nature of the product. One of the key issues encountered during the handling of iron ore is excessive wear due to either impact or sliding abrasion. The applications and equipment typically affected by accelerated wear issues are mass flow hoppers, transfer chutes and conveyor belts. These wear issues often result in unplanned down times and loss in production which can lead to a considerable loss in revenue. This paper provides an overview of the best practises in the materials handling characterisation of iron ore and discusses available techniques for the modelling of iron ore in applications where accelerated wear is experienced. The application is illustrated through a number of industry relevant case studies for which engineering design work was undertaken to successfully reduce the wear rates of different materials handling equipment.

Aug 1, 2018

By Alcides José de Lucena Silva

O objetivo deste trabalho é demonstrar o desenvolvimento da compensação de sopro no Alto-Forno 3 da CSN durante as manobras dos regeneradores para o ciclo de sopro com o incremento da vazão do ar soprado vindo do moto-soprador. Para a realização deste trabalho utilizou-se a metodologia DMAIC. Na apresentação do resultado final serão demonstrados valores alcançados em torno de 60% de redução da pressão da base do alto-forno com o desenvolvimento e por consequência, um aumento de sua produtividade.

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 Lucas Ladeira Lau

A legislação ambiental vem se tornando mais restritiva em diversos setores industriais. Isto não tem sido diferente para o setor siderúrgico. Com a inclusão de limites de emissão de elementos traços nas legislações ambientais mundo afora, este tema vem ganhando importância. É conhecido que a qualidade das matérias-primas utilizadas nos processos siderúrgicos pode interferir nos impactos ambientais de seus processos. No caso do processo de sinterização, a presença de elementos traços está ligada a composição de sua carga. Com o objetivo de determinar quais elementos irão compor as emissões atmosféricas, resíduos, efluentes e produtos faz necessário estudar o modo de ocorrência dos elementos traços em cada insumo. A interação entre as propriedades de cada elemento e as condições de massa e termodinâmicas permitem o estudo de seu comportamento e partição. Assim, o objetivo deste trabalho é levantar o estado da arte da sinterização de minério de ferro e suas emissões, estudando a origem, o comportamento e a partição de elementos traços e radionuclídeos, quando submetidos às condições do referido processo.

Aug 1, 2018

By Walter Hartig

Rogesa is operating two medium sized Blast Furnaces, No. 4 and No. 5 at Dillinger integrated steel works plant. The history of the results of the cooling concepts of the intersection between tuyère belt and bosh shows failures at both furnaces. At the 3rd reline of No. 5 Blast Furnace in 2010 changes were made to improve the cooling efficiency of the mentioned area. Two rows of copper cooling plates were installed. After commissioning and a short operating time hot spots occurred in the area of the cooling plates. The decision was taken to develop a new cooling concept together with Paul Wurth Umwelttechnik GmbH, Essen-Germany by replacing the cooling plates by one row of a short copper stave. The duration of the shutdown to perform the work was only 17 days including salamander casting. The operational results after the commissioning are very satisfying with outstanding performance of the new bosh cooling system.

Aug 1, 2018