Surfando na Onda do Crescimento Econômico o papel das novas tecnologias José Henrique Noldin Júnior, eng., M.Sc. D.Sc. Gerente de Tecnologia Aplicada, Tecno-Logos S/A JJR@TECNORED.COM.BR

Objetivo Introdução Cadeia Siderúrgica Novas Tecnologias Conclusões Quem são? Impacto Técnico Impacto Econômico Impacto Ambiental Conclusões

Pudong

Pudong

Aço, sempre presente!

Evolução da Produção Mundial de Aço Bruto (1950 – 2007)

Principais desafios (oportunidades?) para as novas tecnologias Competição com outros materiais Suprimento de matérias-primas Concentração de Fornecedores Mercado – Concentração de Consumidores Posicionamento da China Restrições ambientais Volatilidade dos Mercados / Barreiras de comércio Fonte: José C. D’Abreu, 2008

Relembrando a cadeia siderúrgica...

Quem são as novas tecnologias siderúrgicas? Preparação de matérias-primas Aglomeração a frio (pelotização e briquetagem) Processo HPS (Hybrid Pelletized Sinter) Processo SSW (Segregation Slit Wire) Coating granulation process (JFE) Conceito de mini-sinterização, 50 a 300 kt/ano (Processo SKP, etc) Fornos de queima mais eficientes e flexíveis com relação ao uso de diferentes combustíveis Sinterizações com alta produtividade, baixas emissões e alta eficiência energética

Preparação de matérias-primas Coque... O calcanhar de Aquiles! By-product e Heat-Recovery Heat-recovery (ex.: Coqueria SOL 1,55 MMt/a e 175 MW) Stamp charging, top charging, pre-heating, briquetting In-situ dessulfurization (SID) Uso de COG para aplicações mais nobres (↑ $)

Área de Redução Problemas ambientais (emissões e baixo índice de reciclagem de resíduos sólidos); Baixa flexibilidade operacional; Práticas modernas ainda não entendidas (PCI, DRI, modelos, etc.); Produção similar entre reformas (> produtividade  < vida útil) Capital intensivo (Baixa rentabilidade própria); Baixa flexibilidade de MP; Capacidade instalada mundial antiga; Custo revamp, relining, adequação ambiental pode ser proibitivo; Abundância de minérios finos e/ou de baixo teor de Fe;

A evolução do astro principal! Fonte: VDEh

Área de Redução Alto-forno Moderno “Fuel-Rate” < 480 kg/tgusa Consumo de coque < 270 kg/tgusa Injeção de carvão (PCI) > 240 kg/tgusa Injeção de gás natural > 150 kg/tgusa Temperatura do ar > 1.200C Oxigênio no ar de sopro > 35% Produtividade volumétrica = 3,5 a 4,0 t/m3/dia (cargas metálicas?) Acompanhamento contínuo da evolução do desgaste real do revestimento refratário, especialmente do cadinho, via controle de processo

Área de Redução Alto-forno Moderno Uso de tecnologias de melhor ‘’convivência’’ com minérios com teores mais elevados de fósforo, sílica e alumina Menores emissões líquidas de CO2 Reciclagem completa dos resíduos gerados Baixa utilização de água Uso eficiente da energia química e calor sensível do gás de alto-forno Uso de minérios mais finos, através de técnicas de micro-aglomeração Reciclagem de gás de topo: injeção no AF

Alto-Forno super eficiente Melhorar a eficiência no AF (programa Japonês) Diminuição de temperatura e da altura da zona de reserva Diminuição das temperaturas de fusão Diminuição da espessura da zona coesiva Aumento da velocidade de redução Aumento de hidrogênio como redutor Melhoria da permeabilidade Diminuição das perdas térmicas Aumento da utilização de gás (CO2/(CO+CO2) Diminuição “slag-rate” Fonte: Cyro Takano, ABM 2007

Nova geração de altos-fornos? 30% redução CO2 Fonte: LKAB

Mini Altos-Fornos Vanguarda brasileira Uso de carvão vegetal ou coque Baixo investimento específico Flexibilidade na preparação e composição de cargas Fácil operação e manutenção VU < 350 m3 (90 a 310 kt/ano) Fonte: Noldin, Scherer (Minitec)

Soluções alternativas E os emergentes estão chegando em bloco! GUSA / NUGGETS Alto Forno Carvão Coque Descontinuado Mini AF Primus Oxycup HIsmelt Finex SL/RN TECNORED Midrex HyL ITmk3 DRI / HBI / Fe3C Hi-QIP Romelt Ausmelt Corex Carvão AISI DIOS MOE (eletrólise) Matmor Finmet Gás Natural Circored Iron Carbide Purofer Descontinuado Finesmelt Danarex RHF (Fastmet Redsmelt Inmetco IDI, etc.) Idle Sidcomet PSH Estágio Conceptual / Bancada Estágio Protótipo / Piloto Estágio Evolução comercial Estágio Maturidade Declínio / Desenvolvimento de Soluções alternativas Fonte: NOLDIN com base em ACARP

TECNORED Mini-Reator Menor Mais rápido Mais barato MELHOR

Aciaria Elétrica (FEA) FEA de alta potência e grande diâmetros; Aumento da produtividade e da eficiência energética; Espumação da escória; Energia química suplementar: queimadores “oxy-fuel” / Injeção de O2 (pós-combustão); Controle químico e quantidade da escória gerada; Elementos residuais nas sucatas: processos de remoção / redução dos efeitos deletérios no aço (nucleação dirigida / processos near net shape);

Uso de metal líquido em FEA Aquecimento 70% Fusão 20% Superaquecimento 10%

Aciaria Oxigênio (70% prod. mundial) Sopro combinado; Agitação pelo fundo; Pós-combustão; Projetos de lança; Controle dinâmico e monitoração da escória; Melhoria dos refratários / “slag splashing”; Uso mais intensivo de sucata: “forno de energia otimizada” (pós-combustão + pré aquecimento de sucata);

Aciaria EOF (Energy Optmized Furnace) Sopro de oxigênio submerso; Pós combustão do  monóxido de carbono que emerge do banho; Pré-aquecimento da carga fria, via o calor sensível dos gases; Basculamento do forno, tanto durante o sopro quanto no vazamento; Retirada de escória e adições de fundentes sem interrupção do sopro de oxigênio permitindo redução do P no aço a níveis < 0,01 %; Vazamento livre de escória; Intervalo de apenas 8 horas para troca de soleira. Gusa líquido/Carga Sólida = 50/50; 60/40, etc. Fonte: Scherer (Minitec)

Fonte: Jeremy Jones

Consteel

Refino secundário Várias tecnologias!!! De-C para níveis mínimos Remoção de gases (H2, N2, O2) Ajuste preciso da composição Rápida homogenização De-P De-S De-Si

Lingotamento / Laminação

Castrip

Nova geração de aços

Enfim...

Agradecimentos Comissão Organizadora Tecno-Logos S/A Sérgio Scherer (Minitec – www.minitecnologias.com.br)

Surfando na Onda do Crescimento Econômico o papel das novas tecnologias José Henrique Noldin Júnior, eng., M.Sc. D.Sc. Gerente de Tecnologia Aplicada, Tecno-Logos S/A JJR@TECNORED.COM.BR