Redução de Minérios Alto-forno

Apresentação em tema: "Redução de Minérios Alto-forno"— Transcrição da apresentação:

1 Redução de Minérios Alto-forno

2 PRODUÇÃO DE GUSA – INTRODUÇÃO
 PROCESSOS PARA A PRODUÇÃO DE FERRO-GUSA LÍQUIDO:   . ALTO-FORNO . COREX . FORNO ELÉTRICO DE REDUÇÃO  BRASIL: 100% ALTO-FORNO

3 ALTO-FORNO: DESCRIÇÃO DO PROCESSO

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5 BREVE HISTÓRICO FERRO: PRIMEIRO CONTATO = METEORITO FOGO  FOGUEIRA (CARVÃO + MINÉRIO)  METAL 100 A C FORNOS DE LUPA

6 BREVE HISTÓRICO . ANO 800: BAIXO FORNO (1 kg Fe = 2 a 2,5 kg minério + 4 kg carvão vegetal)

7 BREVE HISTÓRICO . SÉCULO XI a XV: FORJAS CATALÃS

8 BREVE HISTÓRICO 1340 ALEMANHA: ESBOÇO DO ALTO-FORNO (PRIMEIRA PRODUÇÃO DE GUSA LÍQUIDO)

9 BREVE HISTÓRICO SÉCULO XVII: ALTO-FORNO COM ACIONAMENTO HIDRÁULICO
PRODUÇÃO = 1 tonelada/dia (minério, florestas e rios - roda d’água)

10 BREVE HISTÓRICO 1708/1709: PRIMEIRO GUSA A COQUE (ENXOFRE = PLUNDAGEM EM 1784) 1780: SOPRADORES ACIONADOS COM MÁQUINA A VAPOR 1828: PRIMEIRO PRÉ-AQUECIMENTO DO AR SOPRADO 1832: PATENTE QUE USA O GÁS DO TOPO PARA PRÉ-AQUECER O AR 1857: COWPER 1950: PERFIL DE TEMPERATURA DA CARGA (KITAEV) 1960: MODELO OPERACIONAL (IRSID - FRANCESES) 1970: DISSECAÇÃO DOS ALTOS-FORNOS (JAPONESES)

11 BREVE HISTÓRICO - MINAS GERAIS
1884: INÍCIO CONSTRUÇÃO USINA ESPERANÇA - Itabirito 1925: BELGO-MINEIRA: PRIMEIRA USINA INTEGRADA DA AMÉRICA DO SUL 1937: BELGO-MINEIRA (JOÃO MONLEVADE): MAIOR USINA DO MUNDO INTEGRADA A CARVÃO VEGETAL PIONEIRISMO NO REFLORESTAMENTO À BASE DE EUCALIPTO 1970: BOOM DOS PEQUENOS ALTOS-FORNOS

12 ALTO-FORNO: O REATOR

13 ALTO-FORNO: O REATOR

14 PLACAS DE REFRIGERAÇÃO

15 STAVES + PLACAS

16 STAVES

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18 ALTO-FORNO: VENTANEIRA

19 ALTO-FORNO: VENTANEIRAS

20 ALTO-FORNO: SISTEMA DE CARREGAMENTO DUPLO-CONE

21 ALTO-FORNO: SISTEMA DE CARREGAMENTO “BELL LESS”
(PAUL WURTH)

22 ALTO-FORNO: SISTEMA DE LIMPEZA DO GÁS DE TOPO

23 ALTO-FORNO: BALÃO DE PÓ (BALÃO COLETOR)

24 LAVADOR VENTURI

25 REGENERADOR: COWPER

26 VISTA GERAL DO ALTO-FORNO

27 REGENERADOR: GLENDON

28 GLENDON

29 GLENDON

30 ALTO-FORNO E SEUS EQUIPAMENTOS

31 COMPARAÇÃO: ALTO-FORNO A CARVÃO VEGETAL COM ALTO-FORNO A COQUE
Características do Carvão Vegetal e do Coque Item Unidade Carvão Vegetal Coque Carbono fixo % ~88 Materiais Voláteis % ~1 Cinza % Enxofre % ,03-0, ,45-0,70 Composição da Cinza SiO % CaO % MgO % Al2O % Fe2O % P2O % ,4-0,8 K2O % Na2O % Resistência à Compressão kg/cm Faixa Granulométrica mm Densidade kg/m Reatividade Maior Menor

32 ASPECTOS INTERNOS DO ALTO-FORNO

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41 ZONA DE AMOLECIMENTO E FUSÃO

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48 ZONA GRANULAR

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51 ZONA DE GOTEJAMENTO

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54 ASPECTOS DINÂMICOS DA ESTRUTURA INTERNA DO ALTO-FORNO

55 U-Invertido V-Invertido W

56 DISTRIBUIÇÃO DE CARGA

57 VA < VB < VC < VD
VAZÃO DE AR SOPRADO VA < VB < VC < VD

58 RAZÃO TÉRMICA SÓLIDO/GÁS
A < B < C < D

59 PROPRIEDADES A QUENTE MINÉRIO D MELHOR MINÉRIO A PIOR

60 MODELO OPERACIONAL DO ALTO-FORNO

61 Esquema dos perfis de temperatura dos gases e sólidos/líquidos em um alto-forno (KITAEV et al, 1967)

62 Reação de “Solution Loss”
C(s) + CO2(g) = 2CO(g) . Endotérmica . Alta Energia de Ativação Reatividade: 950ºC = Coque 800ºC = Carvão Vegetal

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64 Perfil de temperatura da região superior do alto-forno - 2 > 1

65 Perfil de temperatura da região inferior do alto-forno - 2 > 1

66 Zona de Preparação . Carbono não reage Zona de Elaboração . Carbono reage com o CO2 . Carbono incorpora no gusa . Carbono reage com O2 do sopro

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68 Eficiência de redução da carga metálica na zona de preparação
MAIOR Eficiência de redução da carga metálica na zona de preparação  MENOR Consumo de carbono (kg/t gusa) Índice que mede essa eficiência: FATOR OMEGA ()

69 = (O/Fe)p/ ZE – 1,05 Contato gás-sólido na ZP Qualidade da Carga Metálica Temperatura da ZP Tempo de residência da Carga Metálica na ZP

70 Consumo de Carbono “versus” Fator Omega

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75 Informações necessárias para o controle de processo em altos-fornos (KALLO et al, 1999)

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77 Cálculo do Balanço de Massa (Leito de Fusão)
Fator Omega  = 0 Balanço de Oxigênio da Zona de Elaboração Vazão Específica de Ar (V) em função do Consumo de Carbono C Balanço Térmico da Zona de Elaboração Vazão Específica de Ar (V) Consumo de Carbono (C) Balanço de CO, CO2 e H2 na Zona de Preparação CO/CO2 calculado é igual CO/CO2 medido ?  =  + 0,01 C, V e  Não Sim

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79 Carbono (kg/h) = PERMEABILIDADE
. Distribuição de carga . Granulometria da carga . Qualidade da carga (degradação) . Drenagem de escória . Menor volume de escória . Maior número de vazamentos . Maior tempo de corrida

80 Carbono (kg/t gusa) . Eficiência de redução da carga metálica na zona de preparação . Qualidade da carga metálica . Contato gás-sólido . Carvão vegetal pouco reativo . Carvão vegetal denso . Volume de escória . Temperatura de sopro . Perdas térmicas

81 TEMPERATURA DO GUSA . Altura da zona de gotejamento . Temperatura de chama . Consumo de carbono (kg/t gusa) % Si NO GUSA . Pressão de sopro . Composição da escória