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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 Maria Auxiliadora Mendes Aguiar

O sistema de flotação de minério de ferro consagrado no Brasil desde 1977 é a flotação catiônica reversa, na qual deprimem-se os minerais-minério de ferro e flota-se a ganga silicática. Em termos de reagentes, o amido é utilizado como depressor de minerais de ferro e a amina como coletor de quartzo e espumante. Teoricamente, espera-se que o aumento da dosagem de amina eleve a flotabilidade do quartzo. Entretanto, a realidade industrial tem mostrado um comportamento contrário. Este fato tem sido explicado pela formação de clatratos - termo utilizado para denominar o composto molecular formado pela adesão das moléculas de amina no interior das moléculas de amido, que resulta na depressão do quartzo. Em laboratório, a avaliação da flotabilidade de minerais puros pode ser feita através de ensaios de microflotação em tubo de Hallimond modificado. O objetivo do presente trabalho é verificar a flotabilidade do quartzo utilizando-se diferentes dosagens de amina e amido. Para isso, ensaios de microflotação em tubo de Hallimond modificado foram realizados em faixa de pH entre 6 e 12. Identificou-se a dosagem de reagentes que favoreceu a formação dos clatratos.

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 Ulysses Forastieri de Matos

A injeção de combustíveis auxiliares pelas ventaneiras dos altos-fornos vem se mostrando, nas últimas décadas, como uma técnica de redução do consumo de combustíveis e conseqüente redução de custo de produção de gusa. Uma das últimas técnicas de injeção de combustíveis auxiliares pelas ventaneiras, utilizada por algumas usinas siderúrgicas integradas a coque, no Brasil, nos últimos anos, é a injeção de carvão pulverizado e gás natural simultâneamente, aqui chamada de co-injeção. O presente trabalho apresenta os resultados obtidos na utilização desta modalidade de injeção em escala industrial.

Aug 1, 2018

By Saulo Rossini Meira

A complexidade e o elevado tempo de manutenção para a troca do rolamento da grelha móvel do forno da usina de pelotização IV, localizada no Complexo de Tubarão em Vitória - Espírito Santo, viabilizou estudar, desenvolver e implementar, via PDCA, uma solução tecnológica que reduziu riscos de acidentes, tempo de manutenção, desgaste físico e mental, como também eliminou a utilização de equipamentos móveis e o risco de quebra de componentes periféricos. Conclui-se que com a modificação implementada, foram viabilizados procedimentos de manutenção mais seguros, redução de custos e aumento da disponibilidade do equipamento para o processo produtivo.

Aug 1, 2018

By Marcela Gotelip Barbosa

Pellets are the main iron input to the blast furnace at ArcelorMittal Lazaro Cardenas iron and steel making facility in Mexico. Pellets are made at this facility using the concentrates generated and shipped from their captive mines viz., Las Truchas, Pena Colorada, Volcan Sonora. The concentrating plants, after grinding the ore to the liberation size, use magnetic separation and flotation to reject the silica, sulphur and phosphorous impurities. At Volcan Sonora Mines, the ore is contaminated with phosphorous minerals, and hence, after magnetic separation, the phosphate minerals are floated using anionic carboxylate collector (sodium oleate). Apart from floating the phosphate minerals, the sodium oleate also has some tendency to smear on the iron bearing mineral surfaces leaving a hydrophobic surface, which is expected to reduce the green pellet strength due to absorption of ultrafine sized air bubbles on these surfaces, and further generate higher levels of dust during the induration process. In order to alleviate this industrial problem, comparative studies were carried out on the concentrates from magnetic separation using reagents from synthetic sarcosinate and carboxylate family collectors. Results have indicated that the sarcosinate family members not only were found as replacement to carboxylate collectors, but also reduce the phosphorous content below the values achieved with oleate, thus have considerable benefits in the downstream steel making process. Based on the results, plant runs are being taken up at Volcan Sonora. In this article, the laboratory results obtained on iron grades and recoveries, and phosphorous rejection using both the reagents are presented.

Aug 1, 2018

By Evandro Moraes da Gama

Os solos de capeamento de minas de minério de ferro, calcário, gnaisse, granito, entre outros, possuem um característica em comum, são solos lateríticos gerados a partir das intempéries e alteração das rochas citadas. Este fato proporciona a formação dos minerais caulinita, goethita, ilita, etc. na composição mineralógica desses estéreis. Em função de suas características químicas e mineralógicas esses estéreis argilosos podem ser utilizados como matéria-prima para produção de ligantes de alta resistência e de múltiplas aplicações. Nesse trabalho é apresentada a tecnologia flash para calcinação de solos de capeamento de minas para produção desses ligantes (PI 0604142-6A). Essa tecnologia permite processamento termoquímico de material pulverulento, ou seja partículas finas, o que não é possível em fornos convencionais de calcinação. No reator flash as partículas de estéreis argilosos são expostas a temperaturas moderadas durante frações de segundo, provocando o fenômeno de desidroxilação dos minerais hidratados contribuindo para a formação de metacaulinita, metagoethita, metailita, etc. Em função das condições cinéticas e termodinâmicas reinantes no processo os constituintes mineralógicos produzidos são amorfos e possuem uma alta superfície de reação, permitindo alcançar valores típicos de área superficial do ligante acima de 90 m2/grama. Os ligantes produzidos a partir desses estéreis apresentam aplicações em diversas áreas tais como indústria cimenteira, construção civil, pavimentação e metalurgia.

Aug 1, 2018

By Enrique Francisco Somolinos Garcia-Morales

In this paper we will discuss the benefits of a very innovative way of introducing MgO in the blast furnace operation through the sinter, using mini lumps of dunite. By changing the traditional way of using an MgO bearing material in fines form (particle smaller than 5 mm), most of the MgO inserted material behaves as inert during the sintering process, with the effect of having the following parameters (among others) improved: productivity at the sintering bed, permeability inside the blast furnace, energy consumption, stability of the operation.

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 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