BR102014026435A2 - dispositivo para melhoramento de pellets brutos e processo de pelotização - Google Patents

Abstract

dispositivo para melhoramento de pellets brutos e processo de pelotização. a invenção se refere a um processo de pelotização, o qual compreende dois estágios seriais distintos. no primeiro estágio, pellets brutos (ou verdes) de um determinado minério, ou uma mistura de minérios (tais como minério de ferro, minério de manganês e outros minerais) são produzidos usando equipamentos convencionais, enquanto que no segundo estágio, um dispositivo para melhoramento dos pellets brutos (1), abreviado para dicp (1) é usado, compreendendo basicamente uma superfície levemente elástica e lisa (3), com taxa de atrito reduzida, que pode ser estriada, chamada de superfície de conformação (3), e que em torno de si mesma, forma uma figura oca geométrica cilíndrica cuja armação é apoiada por uma estrutura metálica, também cilíndrica, com o conjunto sendo chamado tambor de acabamento (2). à medida que esse dispositivo (1) gira com uma carga interna e contínua de pellets de minério, ele é capaz de rearranjar a estrutura desses pellets, melhorando assim sua qualidade física relativa à resistência à compressão, esfericidade e acabamento superficial, além de assimilar parte dos finos gerados durante processos anteriores. esse dispositivo (1) permite também a aplicação de diversos materiais à superfície dos pellets com o objetivo de aumentar as propriedades adicionais necessárias para esses pellets conforme as especificidades de processos industriais posteriores de interesse.

Description

"DISPOSITIVO PARA MELHORAMENTO DE PELLETS BRUTOS E PROCESSO DE PELOTIZAÇÃO" Campo da Invenção [001] A presente invenção se refere a um processo de pelotização de minério que compreende duas fases seriais distintas.

Resumo da Invenção [002] A presente invenção descreve um processo de pelotização que é conduzido de forma notável em duas fases seriais distintas. Na primeira fase, um certo tipo de minério ou uma mistura de minérios (como minério de ferro, minério de manganês e outros minerais) é usado para produzir pellets brutos (ou verdes) através de formas convencionais, usando equipamentos convencionais para a geração e produção de pellets de minério brutos (ou verdes), enquanto que na segunda fase, um Dispositivo para Melhoramento de Pellets Brutos (doravante, DICP) é aplicado. O DICP compreende um tambor rotativo que funciona à temperatura ambiente, fornecendo endurecimento e conformação para pellets brutos (ou verdes). O DICP acrescenta resistência à compressão e à abrasão aos pellets, além de outros benefícios, como a redução de finos e grânulos, redução na taxa de carga de recirculação e as resultantes características físicas melhoradas dos pellets, tais como maior grau de circunferência e compacidade e melhor acabamento superficial. [003] A fase DICP compreende um dispositivo rotativo eletromecânico com um arranjo de construção cilíndrica constituído essencialmente de uma superfície interna levemente elástica e lisa com baixa taxa de atrito que pode ser estriada, a qual é chamada de superfície de conformação e permite o melhoramento significativo de pellets brutos, e posteriormente da qualidade física de pellets termicamente tratados. [004] Uma concretização da presente invenção se aplica também a processos que visam obter qualquer outro mineral ou material que possa levar a um produto final cujos componentes sejam inteira ou parcialmente conformados esfericamente e que sejam adicionalmente caracterizados por uma plasticidade residual que permita o processamento, [005] A presente invenção permite ainda a aplicação homogênea de materiais sólidos (finamente triturados), líquidos ou pastosos à superfície dos pellets, tais como bauxita, carvão, bentonita e outros, tendo por objetivo a incorporação de outras propriedades necessárias aos pellets, antes de submetê-los a um tratamento térmico ou forno de sinterização, ou propriedades desejadas para os processos industriais posteriores de interesse que utilizam pellets minerais ou misturas de minérios como matéria prima.

Antecedentes da Invenção [006] De acordo com o estado da técnica, no que se refere à extração e processamento de um determinado minério ou uma mistura de minérios, finos de minas que não possam ser diretamente alimentados nos fornos de produção de minério de metal são separados para processos de pelotização. Em um processo típico de pelotização, esses minérios ou misturas de finos de minério são submetidos a um processo preliminar através do qual a granulometria dos mesmos se torna ainda mais fina, à medida que eles são triturados com fundentes ou submetidos a dosagem separada e, posteriormente, são submetidos a uma dosagem de aglutinante, visando à aglutinação das partículas, [007] Os pellets são produzidos utilizando essa mistura previamente homogeneizada com umidade ajustada e submetendo a mesma ao processo de pelotização usando equipamentos que sejam conhecidos no estado da técnica, os quais são frequentemente chamados de discos ou tambores de pelotização, nos quais partículas microfinas são aglomeradas para formar pellets (geralmente chamados de pellets brutos ou verdes), de forma parcialmente esférica com diâmetro médio, necessários para o uso em processos industriais posteriores. [008] Posteriormente, esses pellets são então classificados e enviados a um forno de sinterização ou tratamento térmico para endurecimento. [009] Durante o manuseio no interior do disco de pelotização e durante o processo de carregamento para dentro do forno de tratamento térmico ou de sinterização, sabe-se que os pellets verdes são muitas vezes danificados por diversos fatores, tais como a distância que tem que percorrer, a altura e o número de quedas às quais eles são submetidos, a velocidade das correias transportadoras, transferências de contra-fluxo, e muitos outros fatores. [0010] Ao final do processo de sinterização, esses pellets são ainda classificados para a remoção de finos, e pellets isentos de finos cozidos são então usados em processos industriais posteriores. Normalmente, no caso do minério de ferro, os pellets cozidos são comumente usados na produção de ferro gusa ou ferro esponja, ambos matérias primas utilizadas na produção de aço. [0011] No processo descrito acima, o disco de pelotização é composto de um disco metálico ou bandeja circular com um ovimento rotativo no plano inclinado e dispositivos raspadores que favorecem a formação e o crescimento de grânulos por meio de movimentos de rolagem e ligação, além da incorporação de partículas até que um produto em forma de pellet seja obtido, enquanto o minério é introduzido no disco. Conforme as variáveis são ajustadas no decorrer desse processo, a meta é assegurar uma esfericidade melhorada, dentro da especificação de granulometria desejada, além do diâmetro pretendido para os pellets dentro de uma faixa produtiva mais favorável para uso em processos industriais posteriores. [0012] Todavia, um dos fatores inconvenientes do estado da técnica é que o carregamento contínuo do minério e o processo de raspagem contínua executado no fundo do disco ou da bandeja, juntamente com outros mecanismos, acabam contribuindo para um produto final que contém quantidades significativas de finos e também para pellets compreendidos fora da faixa desejada de tamanho, que pode chegar a mais de 20% da massa total do material. O problema é ainda pior quando o disco ou a bandeja é substituído por um tambor de pelotização, o qual, por natureza, mantém um grau muito elevado de carga de recirculação, que é equivalente ao percentual abaixo e acima de uma certa faixa de tamanhos de partículas que é encaminhada de volta para o processo de fragmentação e pelotização, e que pode chegar a até 50% da massa total do material, [0013] Outro inconveniente do estado da técnica é a dificuldade de obter pellets com grau adequado de esfericidade. Isso é devido ao fato que diversos processos complexos mecânicos e físicos, já conhecidos pelo estado da técnica, ocorrem simultaneamente durante a ocasião em que os pellets estão se formando e crescendo em um ambiente contendo uma grande massa de material. Entre os processos complexos de pelotização, se destacam a nucleação, a coalescência (ou fusão) e a estratificação (ver Figura 1). [0014] Esses mecanismos são afetados de forma adversa por diversas fontes, incluindo a ação de raspadores inferiores e laterais, os quais são comuns nos equipamentos de pelotização, e que redirecionam o fluxo de pellets formados. A inclinação e a velocidade de rotação do disco, bem como a umidade do minério, e a própria produção, são também fatores que influenciam a qualidade dos pellets. Além disso, a baixa porosidade tem um importante papel na resistência do aglomerado e, portanto, deve ser obtida antes do processo de endurecimento pelo calor. [0015] Outro inconveniente do estado da técnica é a dificuldade de assegurar uma compacidade e organização homogêneas dos grãos de minério que compõem os pellets, levando a pontos quebradiços ou áreas internas dos mesmos, que conduzem à geração e propagação de trincas à medida que os pellets são transportados para o forno. Se, por um lado, o tempo de movimento de rolagem é fundamental para essa compactação, por outro lado, uma velocidade excessiva desenvolvida pelos pellets no interior dos discos pode levar a um processo de formação de trincas, caso esses pellets colidam com os lados do disco. [0016] Outro inconveniente do estado da técnica é a dificuldade de assegurar pellets com um grau menor de aspereza com relação ao seu acabamento superficial, tornando-os assim grosseiros e predispondo-os à geração de finos através da abrasão, durante o transporte dos mesmos para o forno de tratamento térmico ou sinterização, além da geração de poeira à medida que eles são deslocados após serem cozidos. Isso, também, é devido aos diversos processos simultâneos utilizados na formação dos pellets, incluindo taxa de alimentação e umidade do minério. [0017] Diversos métodos de controle foram propostos para o processo de pelotização para permitir a eliminação ou redução desses inconvenientes, incluindo a variação de parâmetros como umidade, quantidades e tipos de agentes de aglutinação, tempo de movimento de rolagem, proporções de massa e distribuição de tamanhos dos finos utilizados, com cada método tendo suas próprias desvantagens. [0018] O tempo e as condições disponíveis para que os pellets produzidos apresentem uma forma mais esférica não são suficientes nos discos e tambores convencionais de pelotização. Consequentemente, se o tempo de movimento de rolagem for aumentado para esses dispositivos enquanto forem simultaneamente alimentados com minérios, e devido aos mecanismos para conformar os pellets brutos, o tamanho médio desses pellets aumenta sem a ocorrência da esfericidade correspondente adequada, esta sendo uma das desvantagens identificadas. [0019] O estado da técnica compreende ainda a descrição dos processos de pelotização de estágios múltiplos. Todavia, muitas vezes, algumas das desvantagens desses processos são a necessidade de interromper o fluxo de processamento, devido à inclusão de fases adicionais para transportar e recarregar equipamentos ou a necessidade de montar séries ou circuitos de equipamentos grandes idênticos, levando dessa forma a encargos relacionados com o uso do espaço e dos recursos. [0020] Portanto, não obstante os métodos de controle previstos pelo estado da técnica com o objetivo de melhorar os processos de pelotização, permanece no estado da técnica a necessidade de resolver os problemas associados a esses processos, a fim de obter pellets de minério ou de mistura de minérios mais compactos e homogêneos, sem aumentar o tempo de movimento de rolagem ou o volume, assegurando uma menor geração de finos, e usando uma quantidade menor de estágios e equipamentos menos complexos. [0021] Surpreendentemente, a presente invenção revela que o uso de um processo de pelotização de dois estágios, no qual um estágio de tratamento adicional após a geração dos pellets e a produção preliminar nos discos ou tambores de pelotização, resulta em uma qualidade física melhorada dos pellets de minério bruto ou mistura de minérios, reduzindo assim as inconveniências do estado da técnica.

Breve Descrição dos Desenhos [0022] A presente invenção deverá ser discutida adicionalmente com relação às figuras anexas. [0023] A Figura 1 é uma ilustração que representa o processo de pelotização de dois estágios da presente invenção, mostrando o arranjo entre dois discos dados de pelotização, para a primeira fase preliminar de produção dos pellets, e um Dispositivo para o Melhoramento dos Pellets Brutos, DICP, representado por um tambor de acabamento para o estágio adicional de tratamento dos pellets. [0024] A Figura 2 é uma ilustração que representa o processo de pelotização de dois estágios da presente invenção, mostrando o arranjo entre um disco dado de pelotização para a primeira fase preliminar de produção dos pellets, e um Dispositivo para o Melhoramento dos Pellets Brutos, DICP, representado por um tambor de acabamento para o estágio adicional de tratamento dos pellets. [0025] A Figura 3 ilustra a vista frontal do DICP, mostrando o tambor rotativo, o sistema de limpeza e a superfície interna. [0026] A Figura 4 ilustra a vista traseira do DICP, mostrando o tambor rotativo, a superfície interna e a calha de descarga. [0027] A Figura 5 ilustra a vista traseira em perspectiva do DICP, mostrando a posição dos componentes do sistema de limpeza e a calha de descarga. [0028] A Figura 6 ilustra a vista lateral do DICP, mostrando como ele se inclina. [0029] A Figura 7 ilustra um gráfico comparando o peso e o diâmetro dos pellets com o tempo de residência dentro do DICP. [0030] A Figura 8 ilustra um gráfico comparando a porosidade ótica e a densidade aparente com o tempo de residência dentro do DICP. [0031] A Figura 9 iiustra um gráfico comparando a taxa de compacidade e a taxa de densificação, com o tempo de residência dentro do DICP.

Descrição Detalhada da Invenção [0032] O principal objetivo do processo de pelotização de dois estágios da presente invenção é a produção de pellets verdes mecanicamente mais resistentes, em consequência de uma melhor compactação dos grãos, com ganhos potenciais à medida que a taxa de carga de recirculação é reduzida, devido à incorporação dos finos nos pellets brutos, durante o tempo de movimento de rolagem em um tambor de acabamento 2, além de permitir a aplicação em seco de revestimentos nos pellets ainda verdes [0033] O processo de pelotização de dois estágios compreende um primeiro estágio, durante o qual o disco convencional 13 é usado para a formação dos pellets, e um segundo estágio, no qual os pellets são tratados adicionalmente usando um Dispositivo para o Melhoramento dos Pellets Brutos 1 (DICP). O DICP 1 compreende um tambor de acabamento 2, cuja superfície interna 3 é suficientemente lisa para assegurar o movimento de rolagem dos pellets formados a fim de melhorar o acabamento superficial, a compacidade dos pellets e a incorporação de quaisquer finos que ainda estejam na superfície desses pellets. [0034] O DICP 1 compreende um tambor rotativo 2 corretamente dimensionado, doravante denominado de "tambor de acabamento" 2, equipado com um eixo de rotação levemente inclinado com relação ao plano horizontal 7, com inclinação ajustável, revestido internamente com material parcialmente adesivo e elástico, provido de um sistema de limpeza contínua 4 para esse revestimento e tendo rotação variável, dentro do qual os pellets de minério de ferro ou outros pellets gerados pelos equipamentos mencionados acima são rolados e transportados. [0035] O DICP 1 é colocado após os discos de pelotização 13 ou tambores de pelotização 13, cuja tecnologia é reconhecida pelo estado da técnica. Suas operações sequenciais conjuntas compreendem o processo objeto da presente invenção, doravante denominado de "Pelotização de Dois Estágios", caracterizado por fases distintas de produção de pellets brutos ou verdes, a saber: durante esse primeiro estágio, ocorre a geração e o crescimento dos grânulos, nos tambores ou discos de pelotização 13, e a formação posterior de pellets de forma irregular, aproximadamente esféricos, enquanto que o segundo estágio é usado para a conformação final dos pellets, dando a eles melhores características físicas, como maior esfericidade, grau de compacidade e melhor acabamento superficial. [0036] Ao todo, essas características dão aos pellets uma maior resistência física, permitindo que eles sejam transportados até o local da fase seguinte, para tratamento térmico ou sinterização, com taxa reduzida de fragmentação, e geração reduzida de finos, aumentando assim a produtividade da planta. [0037] Um maior grau de esfericidade permite também um melhor desempenho do processo de tratamento térmico, pois permite a formação de uma carga mais permeável no interior do forno, com a distribuição uniforma dos fluxos de gás, expondo assim cada pellet a uma submissão homogênea de calor, e levando à produção de pellets cozidos com qualidades físicas singulares, além de afetar positivamente os processos industriais posteriores de interesse. [0038] Um nível maior de compacidade leva à redução de espaços vazios de tamanhos inadequados e à reorganização de áreas fragmentadas dentro dos pellets, resultando em pellets brutos ou cozidos com alta resistência à compressão, que é a propriedade predominante para garantir baixas taxas de fragmentação durante o manuseio e o transporte até o forno de pelotização, no caso dos pellets brutos. No caso dos pellets cozidos, a maior resistência à compressão ajuda a manter a qualidade do produto durante o transporte, mesmo por longas distâncias, até seu local de processamento final. [0039] Da mesma forma, um melhor acabamento superficial reduz a taxa de abrasão, a qual, além de ser muito importante, é também uma propriedade importante que permite o ganho de desempenho dos pellets brutos durante o transporte dos mesmos até o forno de pelotização. No caso dos pellets cozidos, no manuseio e o transporte dos mesmos até o locai de processamento industrial de interesse, pois isso tem um impacto significativo sobre a redução de finos ou a geração de poeira resultantes de mecanismos de abrasão, que ocorrem entre as superfícies devido ao movimento relativo entre os pellets. [0040] Além disso, o DICP 1 funciona como elemento de agregação dos finos (minúsculas partículas granulares) para os pellets brutos. Os finos se originam nos discos ou tambores de pelotização 13, e podem ainda surgir de colisão e abrasão mutual entre diferentes pellets, durante as quedas de transferência. O DICP 1 funciona também como elemento aglutinante dos grânulos prematuramente expelidos dos discos ou tambores de pelotização 13, reduzindo assim a taxa de carga de recirculação. [0041] Esse processo aumenta a produtividade de pelotização e conjuntamente com as características favoráveis mencionadas acima incorporadas aos pellets brutos, aumenta a produtividade da unidade de pelotização, reduzindo custos operacionais e alavancando a qualidade final do produto. [0042] Finalmente, o DICP 1 permite ainda a aplicação de diversos materiais na superfície dos pellets, caso isso seja exigido por processos industriais posteriores de interesse. [0043] Portanto, um dos objetivos da presente invenção é fornecer um Processo de Pelotização de Dois Estágios, que permite a reabsorção de parte dos finos que são gerados e são inerentes ao processo de produção de pellets brutos, reduzindo assim as taxas de carga de recirculação. [0044] Outro objetivo da presente invenção é fornecer um Processo de Pelotização de Dois Estágios que permita a reorganização dos grãos de minério e o rearranjo de áreas friáveis e espaços vazios dentro dos pellets brutos, tornando-os mais resistentes à fragmentação durante o transporte dos mesmos até o forno de tratamento térmico ou sinterização ou à medida que eles se movem, após serem cozidos, até os locais de processamento industrial posteriores de interesse. [0045] Outro objetivo da presente invenção é fornecer um Processo de Pelotização de Dois Estágios que permita uma taxa melhorada de esfericidade dos pellets brutos, a fim de torná-los mais adequados ao processo de tratamento térmico ou aos fornos de sinterização, aumentando sua permeabilidade e melhorando seu desempenho, além de assegurar pellets curados mais esféricos, afetando assim de forma positiva os processos industriais posteriores de interesse. [0046] Outro objetivo da presente invenção é fornecer um Processo de Pelotização de Dois Estágios que permita o melhoramento do acabamento superficial dos pellets brutos, tornando sua superfície mais lisa e com menos probabilidade de soltar fragmentos quando submetidos à abrasão mutual, seja durante seu percurso até o forno de sinterização, ou à medida que eles são deslocados até o local de processamento posterior, após serem curados. [0047] Outro objetivo da presente invenção é fornecer um Processo de Pelotização de Dois Estágios que conduza à adição de outros materiais à superfície dos pellets, caso seja necessário melhorar o processo industrial posterior de interesse e/ou melhorar o desempenho, adicionando assim propriedades outras aos pellets de modo a atender às especificações de processos posteriores. Esses materiais podem ser sólidos finamente triturados, materiais líquidos ou pastosos, tais como, mas não limitados, a bauxita, bentonita, carvão, petróleo e graxa, entre outros, os quais são incorporados à superfície dos pellets a fim de dar a eles, após serem curados, propriedades adicionais como baixa taxa de adesão, maior resistência ao envelhecimento, resistência mecânica adicional, e outras vantagens. [0048] Estes e outros objetivos e vantagens da presente invenção são realizados através de um Processo de Pelotização de Dois Estágios para Melhoramento da Qualidade Física de Pellets Brutos de Minério, caracterizado por seus dois estágios seriais distintos. No primeiro estágio, um determinado minério ou uma mistura de minérios (como minério de ferro, minério de manganês e outros minerais) são usados para produzir pellets brutos (ou verdes) usando equipamentos convencionais para a geração e a produção de pellets brutos (ou verdes) de minério, enquanto que no segundo estágio, o DICP 1 é usado. O DiCP 1 compreende um tambor rotativo 2, cuja função é dar endurecimento e conformação aos pellets verdes na temperatura ambiente, acrescentando assim resistência dos pellets à compressão e à abrasão, além de outros benefícios como a redução de finos e grânulos, redução da carga de recirculação e as características físicas melhoradas resultantes dos pellets, tais como esfericidade e grau de compacidade, e melhor acabamento superficial. [0049] O DICP 1 é um dispositivo eletromecânico que compreende um tambor de acabamento 2, o qual, por sua vez, consiste em um tambor rotativo revestido internamente com um material cuja superfície 3 é parcialmente aderente e elástica (por exemplo, o mesmo tipo de borracha normalmente utilizada pela correia transportadora de um sistema transportador), equipado com um sistema de limpeza 4 para essa superfície 3 (por exemplo, uma vassoura rotativa), e que funciona como uma superfície de conformação 3, além das calhas de avanço e descarga 11 e 10 corretamente projetadas, e que ao serem incorporadas ao fluxo dos pellets brutos de minério, após estes últimos terem sido produzidos e saído dos discos ou tambores de pelotização 13, promovem uma reestruturação dos pellets, enquanto esses pellets ainda estejam mantendo uma certa plasticidade que os permitam ser trabalhados. [0050] Faz parte ainda da presente invenção o fornecimento de um DICP 1 compreendendo uma superfície interna 3 levemente elástica e lisa, portando baixa taxa de atrito, chamada de superfície de conformação 3. Essa superfície de conformação 3 permite o melhoramento significativo da qualidade física dos pellets, e depois dos pellets que passarem por tratamento térmico. [0051] O projeto da presente invenção se aplica também aos processos que têm como objetivo obter outro mineral ou material qualquer que possa levar a um produto final cujos componentes sejam inteira ou parcialmente conformados esfericamente e que sejam adicionalmente caracterizados por uma plasticidade restante para permitir o processamento. [0052] Além disso, a presente invenção favorece a aplicação homogênea de materiais sólidos (finamente triturados), líquidos ou pastosos na superfície dos pellets, tais como bauxita, carvão, bentonita e outros que têm como objetivo a incorporação nos pellets de outras propriedades necessárias para tratamento térmico ou sinterização, ou desejadas para processos industriais posteriores de interesse que utilizam pellets minerais ou misturas de minérios como matéria prima. [0053] Damos abaixo uma descrição detalhada do processo de produção dos pellets de minério da presente invenção (ou um processo de produção de pellets de mistura de minérios), a qual é exemplificada através do processo de produção de pellets usando minério de ferro, embora a presente invenção não deva ser entendida como restrita a esse mineral específico. [0054] No primeiro estágio de um processo típico de pelotização, os finos dos minérios ou das misturas de minérios são submetidos a uma fase preliminar para refino adicional da granulometria, também chamada de "comunição", através da qual partículas microfinas se formam. Em seguida, eles são triturados com agentes fundentes ou submetidos a dosagem separada e, eventualmente, são submetidos a uma dosagem de aglutinante que tem como objetivo aglutinar as partículas. Os agentes fundentes utilizados nessa fase preliminar são selecionados do grupo consistindo de, mas não limitado, a: calcário, dunita, carbonato de cálcio, alumina e magnesita. Os agentes aglutinantes utilizados nessa fase são escolhidos a partir do grupo consistindo de, mas não limitados a: hidróxido de cálcio, bentonita e um aglutinante orgânico, como o carboxilmetilcelulose. [0055] Para o segundo estágio do processo de produção da presente invenção, o DICP 1 é utilizado, o qual compreende uma superfície 3 elástica e lisa com uma taxa de atrito estática e dinâmica, variando, de preferência, entre, mas não limitado, a 0.05 e 0.60. Essa superfície 3 pode ser estriada, em cujo caso ela é chamada de superfície de conformação 3 que forma, em torno de si mesma, uma figura geométrica na forma de um cilindro oco, cuja armação é apoiada por uma estrutura metálica igualmente cilíndrica. A superfície 3 mencionada acima constitui uma das faces de uma chapa flexível caracterizada por seu material elástico, com espessura variando, de preferência, entre, mas não se limitando, a 5 e 30 mm, que seja suficientemente forte para suportar sua forma e integridade, conformada para o tambor 2 e feita de borracha, poliuretano, Teflon ou outros produtos semelhantes, seja sozinha ou em combinação, e mantida consistente em virtude de sua própria estrutura, reforços de fibra ou armações metálicas entrelaçadas em seu lado interno, compreendendo um revestimento no interior da estrutura metálica cilíndrica a qual, como um conjunto, é chamada de tambor de acabamento 2. [0056] O eixo longitudinal 7 do tambor de acabamento 2 é mantido em um plano que pode variar de uma posição horizontal para posições inclinadas com relação ao plano horizontal, com os ângulos variando, de preferência, mas não limitado, a 0 a 10°, com essas posições sendo ajustadas por um mecanismo eletromecânico compreendendo um motor elétrico e um redutor. O tambor de acabamento 2 é equipado com velocidade de rotação variável, variando de, mas não limitado a, 0 a 12 rpm, e é acionado por um mecanismo eletromecânico compreendendo um motor elétrico, um redutor e um inversor de frequência. [0057] O tambor de acabamento 2 é equipado com um dispositivo interno de limpeza 4 configurado para limpar a superfície de conformação 3. O dispositivo de limpeza 4 funciona de forma contínua ou conforme o grau de aderência do material a essa superfície 3. O dispositivo de limpeza 4 mencionado acima compreende um eixo metálico 6 ajustado paralelamente à superfície de conformação 3, que é equipada com cerdas 8 em sua estrutura, de preferência, mas não limitado, a cerdas metálicas 8, e que fique localizado dentro da área semicircular superior do tambor de tal forma que quando ele girar e as cerdas 8 tocarem suavemente a superfície de conformação 3, ele garanta que esta última seja mantida limpa. O dispositivo de limpeza 4 mencionado acima é equipado também com mecanismos eletromecânicos 9, que não só permitem que sua velocidade de rotação seja alterada de preferência, mas não limitada, a 0 a 150 rpm, mas também permitem que sua distância da superfície de conformação 3 seja ajustada de tai forma, a assegurar um contato permanente da extremidade das cerdas 8 com a referida superfície 3. [0058] O DiCP 1 é ainda caracterizado peio fato que as extremidades do tambor de acabamento 2 são providos das caihas 11 e 10 de alimentação e descarga, feitas com material de baixa taxa de atrito e aderência, tais como, mas não limitado a PIFE, PTFE composto, NYLON, UHMW E HDPE. A calha de alimentação 11 direciona o fluxo de material tangencialmente com relação à superfície de conformação 3 do tambor de acabamento 2, enquanto a calha de descarga 10 redireciona o fluxo de material para o eixo do tambor de acabamento 2, com ambas as calhas 11 e 12 permitindo suas posições de sintonia fina. [0059] A combinação da velocidade de rotação com a inclinação, alimentação e descarga adequados do tambor de acabamento 2, além de manter a superfície de conformação 3 sempre limpa melhor a conformação dos pellets e, consequentemente, leva ao melhoramento de suas qualidades físicas, tais como resistência à compressão, esfericidade e acabamento superficial, e ainda à incorporação de parte do fino gerado durante os processos iniciais como discos e tambores de pelotização 13. [0060] Com base nas definições apresentadas, a mistura mencionada acima resultante do primeiro estágio, após ter sido previamente homogeneizada e ter sua umidade ajustada, é submetida a um processo de pelotização com equipamento conhecido pelo estado da técnica, geralmente chamado de discos ou tambores de pelotização 13 nos quais, as referidas partículas microfinas são aglutinadas entre si para formar pellets, os quais são também chamados de pellets brutos ou verdes, cujas formas são parcialmente esféricas com um diâmetro médio desejado, para possíveis processos industriais posteriores. Os discos ou tambores de pelotização 13 utilizados nesse estágio podem funcionar em diferentes regimes de operação, por exemplo, o tipo cascata, o tipo deslizante, ou outros regimes conhecidos para o estado da técnica, dependendo da capacidade desejada da carga do tambor. Em uma configuração preferida da invenção, as partículas microfinas são caracterizadas por conterem, de preferência, sem limitação, de 40% a 95% de sua massa de partículas menores do que 0.045 mm. Os pellets obtidos durante esse estágio do processo da presente invenção são também caracterizados pelo teor de umidade dos mesmos, variando, de preferência, sem limitação, de 8.0% a 11.0%. [0061] Além disso, deve ser acentuado que o segundo estágio da presente invenção permite ainda a aplicação de diversos materiais à superfície dos pellets a fim de assegurar a distribuição, homogeneidade e uma formação de película fina dos mesmos, sempre que propriedades adicionais forem buscadas nesses pellets, com base nos seguintes processos industriais de interesse. [0062] Em um estágio posterior, esses pellets são então classificados através de procedimentos de classificação por convenção do estado da técnica, como, por exemplo, peneiras de rolos para a remoção de partículas subdimensionadas e sobre-dimensionadas, selecionando a fração com diâmetros médios desejados entre 12 e 13 mm. Ambas as partículas subdimensionadas e sobre-dimensionadas são fragmentadas e compõem a "Carga de Recirculação" e, portanto, são encaminhadas de volta para os discos ou tambores de pelotização 13 para serem recicladas. [0063] Os pellets no tamanho correto são então submetidos ao forno de processamento térmico ou sinterização para endurecimento. [0064] Após o processo de sinterização, os pellets são ainda classificados adicionalmente por equipamentos de classificação convencional, adequados para remoção de finos, os quais são muitas vezes vendidos como "Finos de Minério". Os pellets de interesse são cozidos e classificados, e posteriormente são usados para a produção de ferro gusa ou ferro esponja, o qual é adicionalmente convertido em aço. [0065] Com base no processo descrito acima, o disco de pelotização 13 é, de preferência, composto de uma bandeja redonda metálica, com um diâmetro aproximado de 6 a 7 metros, e uma inclinação variando de preferência de, mas não limitado a 45° a 50° em relação ao plano horizontal, capaz de girar no plano inclinado a uma velocidade de rotação variável que vai de, mas não limitado, a 6 a 7 rpm. Esse disco 13 é equipado ainda com dispositivos internos chamados raspadores, cuja função principal é manter o plano de fundo limpo e liso. A matéria prima é composta de minério altamente umidificado, o qual permite a formação e o crescimento de grânulos, através do movimento de rolagem e aglutinação, e a incorporação de partículas até a condição de pellet, enquanto o minério estiver sendo alimentado para o disco 13. Como as variáveis envolvidas nesse processo são ajustadas, o diâmetro desejado pode ser conseguido dentro de uma faixa de produção otimizada. [0066] Uma peneira e um conjunto de cantoneiras são soldados no fundo metálico desse equipamento, com o objetivo é segurar e manter o material a ser depositado, formando assim a camada inferior. [0067] O material é então depositado como uma só camada na grade inferior do disco, para proteger o disco 13 contra um contato potencial com a parte metálica do fundo e os raspadores, bem como para fornecer uma grade de percurso plano e uniforme para a formação de pellets com maior esfericidade, dentro da granulometria especificada para os processos industriais de interesse posteriores. [0068] Entretanto, como é sabido por aqueles treinados na tecnologia, geralmente e devido a diversos processos simultâneos interagindo para a formação e o crescimento dos pellets no disco 13, o tamanho final varia dentro de uma ampla faixa, exigindo assim uma série de classificações de tamanhos, como observamos acima. [0069] Apesar da descrição e ilustração acima para uma concepção preferida, deve ser acentuado que mudanças no processo e no projeto tendem a ocorrer e podem ser executadas sem nenhum desvio desse escopo da presente invenção. [0070] Diversos testes, objeto da presente invenção, foram realizados tendo como objetivo permitir a observação e a avaliação de mecanismos inerentes ao processo, variáveis envolvidas e a reprodutibilidade das propriedades obtidas. [0071] Os exemplos dados abaixo ilustram os resultados desses testes, que foram realizados usando pellets de minério de ferro. Portanto, para fornecer um exemplo da concepção preferida da presente invenção, foi usado DICP 1, uma peneira classificadora circular rotativa, a qual foi equipada e revestida com uma camada de borracha, do tipo borracha de correia transportadora, sendo a superfície interna 3 bastante lisa ou estriada. [0072] Exemplo 1, Como exemplo da presente invenção, mas sem limitação, o processo foi conduzido conforme a descrição geral mencionada acima, usando um disco industrial 13 para similar o efeito do tempo de residência sobre a porosidade e a densidade do pellet bruto, alterando sua velocidade de rotação em três níveis (5.2 — 6.0 - 7.3 rpm). Amostras coletadas de cada teste foram submetidas a análises macro e microestrutural a fim de medir os efeitos pretendidos. [0073] A análise macroestrutural mostrou que os pellets produzidos com velocidade de rotação de 7.3 rpm tendiam a mostrar maior diâmetro e superfície mais lisa do que aqueles gerados com velocidade de rotação de 5.2 e 6 rpm. Além da maior porosidade, os pellets com velocidade de rotação de 6 e 5.2 rpm mostraram uma maior ocorrência de satélites, ou grânulos, absorvidos quando comparados com aqueles de velocidade de rotação de 7.3 rpm. [0074] A Figura 8 mostra os resultados da comparação da densidade com a porosidade ótica em função da velocidade de rotação. [0075] Foi observado que a velocidade maior do disco de pelotização 13 tende a produzir pellets brutos mais densos, com melhor acabamento superficial e menos dispersão (variabilidade) na porosidade. [0076] Exemplo 2. Para estabelecer também o efeito do tempo de residência no tambor de acabamento 2 sobre a compacidade e o grau de densificação do pellet, bem como sua porosidade, um pellet bruto foi coletado de uma produção industrial dada e submetido a testes em escala piloto. Deve-se apontar que o tambor de acabamento 2 utilizado nesse teste, que é o segundo estágio do processo (Dispositivo para Melhoramento dos Pellets Brutos 1, ou DICP 1, conforme as figuras 3 a 6), era um equipamento com dimensões para teste piloto, com sua área interna medindo 398 de diâmetro por 1100 mm de comprimento, e uma estrutura de apoio para sustentar o equipamento com inclinação de 5o. O lado interno do tambor 2 foi revestido com borracha serrilhada, com uma rotação de 42 rpm. O movimento de rolagem dos pellets dentro do tambor 2 levou ao rearranjo de suas partículas minerais de tal forma, que estas últimas tiveram a tendência de serem compactadas para porosidade mínima. A tendência do crescimento indesejado dos pellets foi mínima, pois ambos os fenômenos de nucleação e estratificação estavam virtualmente ausentes, e não havia alimentação de minério, exceto alguns finos restantes, com um fenômeno intensificado de coalescência ou granulação ou assimilação de satélites. [0077] Os resultados alcançados foram imediatamente checados para melhoramentos na esfericidade e acabamento superficial com relação aos pellets que tinham sido coletados anteriormente sem usar o DICP 1, conforme a invenção presente. Essa concepção da presente invenção foi corroborada adicionalmente pelo fato que os grânulos aderiram, ou foram integrados à superfície dos pellets, demonstrando assim o processo de assimilação de parte dos finos gerados nos discos 13. Esses finos foram diretamente assimilados, se integrando imediatamente ao corpo dos pellets, ou geraram grânulos que foram também integrados aos pellets. Juntamente com os resultados do primeiro exemplo, foi tirada uma conclusão de que o tempo de residência e a velocidade de rotação são parâmetros que podem ser trabalhados para consolidar o processo de assimilação, transformando tanto grânulo como pellet em um só corpo sem distinção de limites, e também para dar maior consistência e parâmetros de qualidade adicional aos pellets como resistência à compressão e à abrasão, esfericidade e acabamento superficial. [0078] As amostras foram identificadas conforme a Tabela 1, seis das quais foram avaliadas com relação a cada tempo de residência no tambor 2. [0079] Tabela 1: Identificação das amostras conforme o tempo de residência Amostra Tempo de residência (segundos) A 0 [0080] As amostras acima, de A a K, eram subamostras tiradas de uma única amostra de peltet bruto coletado em uma determinada planta, com a amostra A não sendo submetida a agitação no tambor enquanto as restantes eram agitadas de uma a dez vezes, com um tempo de residência de 13.5 segundos para agitar cada pellet dentro do tambor 2. [0081] As Figuras 7 a 9 mostram gráficos com os resultados revelando a variação da amostra em diâmetro e peso, conforme o tempo de residência (Figura 7), além da variação da porosidade e densidade aparente dos pellets conforme o tempo de agitação no tambor (Figura 8), mais as taxas de variação de compacidade e densificação conforme o tempo de residência (Figura 9). [0082] Pode ser observado que o peso e o diâmetro das amostras agitadas no tambor revelaram uma tendência a serem menores do que aquelas não submetidas à agitação no tambor, o que pode ter sido devido à perda tanto de umidade como de compacidade do pellet durante o processo. As amostras agitadas no tambor mostraram menos porosidade e maior densidade aparente do que aquelas não submetidas à agitação no tambor. Houve uma tendência da porosidade ser reduzida, enquanto a tendência da densidade aparente foi de aumentar à medida que o tempo de agitação no tambor foi aumentado também. [0083] Uma análise macroscópica dos seis pellets que foram investigados em cada teste revelou, ainda, que os pellets produzidos com diferentes tempos de residência não mostraram diferenças macroscópicas significativas. Vale a pena mostrar que os aspectos macroestruturais desejados, esfericidade e acabamento superficial foram afetados pelo manuseio e o tempo necessário para realizar as análises em diferentes localizações geográficas. [0084] A Tabela 2 mostra os resultados do teste de porosidade ótica. Em geral, os valores medianos indicaram uma tendência de porosidade ótica reduzida e uma maior densidade aparente, à medida que o tempo de residência dentro do tambor 2 era aumentado. Por outro lado, os valores médios do diâmetro e do peso dos pellets agitados no tambor eram próximos entre si, mostrando que não houve variação significativa com um tempo de residência aumentado. [0085] Tabela 2: Caracterização dos pellets brutos por porosidade ótica Amostra Tempo Peso Diâmetro Porosidade Densidade ____________(£)_______(õ)__________(metro)________(%[__________(g/cm3) A 0 4,52 ±0,98 14,09 ± 1,08 39,51 ± 1,06 3,04 ± 0,05 B 14 3,89 ± 0,90 13,27 ±0,95 37,74 ± 1,02 3,13 ±0,05 C 27 3,97 ±0,56 13,43 ±0,69 38,13 ± 1,52 3,11 ±0,08 D 41 3,77 ±0,58 13,20 ±0,55 38,15 ±2,01 3,11 ±0,10 E 54 3,91 ±0,87 13,33 ±0,97 38,22 ± 1,28 3,11 ±0,06 F 68 3,72 ±0,81 13,09 ±0,94 37,88 ± 1,36 3,13 ±0,07 G 81 4,22 ± 0,95 13,63 ± 1,03 37,69 ± 1,04 3,14 ±0,05 H 95 3,98 ± 0,49 13,51 ±0,57 39,07 ± 1,11 3,07 ± 0,06 I 108 3,52 ± 0,84 12,79 ±0,97 37,16 ±0,55 3,16 ±0,03 J 122 3,69 ±0,81 13,01 ±0,93 37,28 ± 1,57 3,16 ±0,08 K 135 3,76 ±0,46 13,09 ±0,50 36,66 ± 1,20 3,19 ±0,06 [0086] Observar que os resultados revelados pela tabela acima respondem pelo desvio médio e padrão das análises dos seis pellets conforme o tipo de amostra. {*) Adicionalmente, observar que no caso das amostras D e H, apenas cinco pellets foram avaliados para cada amostra. [0087] Da mesma forma, os exemplos acima provam que quando pellets brutos forem agitados no tambor após eles serem pelotizados, isso leva à compacidade e densificação dos mesmos, e o tempo de residência do pellet no interior do tambor é aumentado também, com as taxas de compacidade e densificação sendo, inicialmente, mais acentuados com tempos de residência menores, reduzindo gradualmente até se tornarem mais estáveis com maiores tempos de residência. [0088] É possível ainda observar a umidade aumentada da superfície (ou exposição à umidade) dos pellets. Esse processo é devido ao rearranjo das partículas no interior dos pellets, expelindo o excesso de água existente entre os grãos que compõem os pellets. O resultado é que os pellets mostram maior grau de compacidade e, consequentemente, maior resistência mecânica. [0089] Embora a presente invenção tenha sido descrita com detalhes com relação às configurações de exemplos e desenhos anexos da mesma, deve ser óbvio para aqueles peritos na tecnologia que diversas modificações da presente invenção podem ser realizadas sem nos afastarmos do espírito e do escopo da invenção. Da mesma forma, a invenção não é limitada às configurações precisas mostradas nos desenhos e descritas acima. Em vez disso, pretende-se que todas essas variações que não partem do espírito da invenção sejam consideradas como estando dentro do escopo da mesma, limitada unicamente pelas reinvindicações anexadas ao presente.

Claims (23)

1. Dispositivo para o melhoramento dos pellets brutos (1), onde ele compreende um tambor rotativo (2); o tambor rotativo (2) é configurado para funcionar à temperatura ambiente e sua superfície interna (3) é pelo menos parciaimente revestida com um material simultaneamente aderente e elástico; o tambor rotativo (2) compreende um sistema de limpeza interna (4), o qual é configurado para limpar a superfície interna (3) do tambor rotativo (2) durante a operação do dispositivo para o melhoramento dos pellets brutos.

2. Dispositivo para o melhoramento dos pellets brutos (1) de acordo com a queixa 1, onde a superfície interna (3) do tambor rotativo (2) é lisa.

3. Dispositivo para o melhoramento dos pellets brutos (1) de acordo com a queixa 1, onde a superfície interna (3) do tambor rotativo (2) é estriada.

4. Dispositivo para o melhoramento dos pellets brutos (1) de acordo com a queixa 1, onde o eixo longitudinal (7) do tambor rotativo (2) é mantido em um plano que pode variar de uma posição horizontal para posições inclinadas em relação ao plano horizontal do solo, essas posições inclinadas variando entre 0o e 10°.

5. Dispositivo para o melhoramento dos pellets brutos (1) de acordo com a queixa 1, onde o ajuste das posições inclinadas do eixo longitudinal (7) do tambor rotativo (2) é provido de um mecanismo eletromecânico, o qual compreende um motor elétrico e um redutor.

6. Dispositivo para o melhoramento dos pellets brutos (1) de acordo com a queixa 1, onde o sistema de limpeza (4) compreende um eixo metálico (6) ajustado paralelamente em relação ao eixo longitudinal (7) do tambor rotativo (2); o eixo metálico (6) compreendendo uma pluralidade de cerdas metálicas (8) dispostas radialmente; o eixo metálico (6) configurado para girar em torno de seu próprio eixo de referência.

7. Dispositivo para o melhoramento dos pellets brutos (1) de acordo com a queixa 6, onde o sistema de limpeza (4) é programado para funcionar de forma contínua.

8. Dispositivo para o melhoramento dos pellets brutos (1) de acordo com a queixa 6, onde o sistema de limpeza (4) é programado para funcionar conforme o grau de aderência das partículas na superfície interna (3) do tambor rotativo (2).

9. Dispositivo para o melhoramento dos pellets brutos (1) de acordo com a queixa 6, onde o sistema de limpeza (4) compreende um motor (9) com rotação controlável, o motor (9) sendo capaz de girar até 150 rpm.

10. Dispositivo para o melhoramento dos pellets brutos (1) de acordo com a queixa 6, onde o sistema de limpeza (4) compreende um dispositivo eletromecânico, o qual é ajustado para regular a distância do eixo metálico (6) até a superfície interna (3) do tambor rotativo (2).

11. Dispositivo para o melhoramento dos pellets brutos (1) de acordo com a queixa 1, onde ele compreende: uma calha de descarga (10) e uma calha de alimentação (11), cada uma delas colocada em cada uma das duas bordas longitudinais do tambor rotativo (2), cada uma delas sendo feitas de um material de baixo atrito e baixa aderência.

12. Dispositivo para o melhoramento dos pellets brutos (1) de acordo com a queixa 1, onde o dispositivo para o melhoramento dos pellets brutos (1) é um dispositivo eletromecânico.

13. Dispositivo para o melhoramento dos pellets brutos (1) de acordo com a queixa 1, onde a superfície de revestimento (3) do tambor rotativo (2) é feita de borracha.

14. Dispositivo para o melhoramento dos pellets brutos (1) de acordo com a queixa 13, onde a superfície de revestimento (3) é feita de borracha serrilhada.

15. Dispositivo para o melhoramento dos pellets brutos (1) de acordo com a queixa 1, onde a superfície de revestimento (3) é feita de poliuretano.

16. Dispositivo para o melhoramento dos pellets brutos (1) de acordo com a queixa 1, onde a superfície de revestimento (3) é feita de Teflon.

17. Dispositivo para o melhoramento dos pellets brutos (1) de acordo com a queixa 1, onde a superfície de revestimento (3) tem uma taxa de atrito dinâmico variando entre 0.05 e 0.60.

18. Dispositivo para o melhoramento dos pellets brutos (1) de acordo com a queixa 1, onde a espessura da superfície de revestimento (3) fica compreendida entre 5 e 30 mm.

19. Processo de pelotização, o qual compreende dois estágios seriais distintos, onde no primeiro estágio, um determinado minério ou mistura de minérios é usado para produzir pellets brutos e no segundo estágio, um dispositivo para o melhoramento de pellets brutos é usado para fornecer endurecimento e conformação para os pellets brutos, onde o dispositivo para o melhoramento dos pellets brutos (1) compreende um tambor rotativo (2), o qual funciona à temperatura ambiente; o tambor rotativo (2) sendo, pelo menos, parcialmente revestido com um material simultaneamente aderente e elástico; o tambor rotativo (2) compreendendo um sistema de limpeza (4), configurado para limpar a superfície interna (3) do tambor rotativo (2).

20. Processo de pelotização, de acordo com a queixa 19, onde ele permite a aplicação de vários materiais na superfície do pellet, enquanto os pellets rolam sobre a superfície interna (3) do DICP 1, como minerais secos, pastosos ou dilacerados finamente triturados e substâncias líquidas, proporcionando propriedades adicionais ao pellet queimado.

21. Processo de pelotização, de acordo com a queixa 19, onde o primeiro estágio é realizado em um tambor de pelotização (13).

22. Processo de pelotização, de acordo com a queixa 19, onde o primeiro estágio é realizado em um disco de pelotização (13).

23. Processo de pelotização, de acordo com a queixa 22, onde o disco de pelotização (13) é composto de uma bandeja redonda metálica, com um diâmetro compreendido entre 6 e 7 metros, e uma inclinação variando entre 45° e 50° em relação ao plano horizontal, capaz de girar no plano inclinado com uma velocidade de rotação variável variando de 6 a 7 rpm.