BR112012023439B1

BR112012023439B1 - Método para fabricar combustível sólido para sinterização

Info

Publication number: BR112012023439B1
Application number: BR112012023439-0A
Authority: BR
Inventors: Shunji Kasama; Seiji Nomura; Hiroyuki Kozuru
Original assignee: Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2019-02-19
Also published as: CN102822317B; JPWO2011115262A1; KR20120115585A; CN102822317A; WO2011115262A1; BR112012023439A2; JP4842410B2; KR101220596B1

Abstract

método para fabricar combustível sólido para sinterização, combustível sólido para sinterização, e método para fabricar sinter usando o mesmo. a presente invenção refere-se a um método para fabricar um combustível sólido para sinterização, o carvão é aquecido e carbonizado em uma faixa de temperatura de 300<198>c a 1150<198>c usando um forno giratório para fabricar carvão que é usado como um combustível sólido para sinterização. um combustível e ar são fornecidos de uma saída do produto do forno giratório, as finas partículas tendo um tamanho da partícula menor do que 250<109>m que são formadas do carvão são removidas no forno giratório através da combustão, e o carvão é carbonizado, a quantidade de ar estando em uma faixa de 90% a 110% da quantidade total de uma quantidade teórica de ar de combustão necessária para combustão de um combustível e uma quantidade teórica de ar de combustão necessária para combustão de finas partículas tendo um diâmetro de particula menor do que 250<109>n que são formadas do carvão.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO PARA FABRICAR COMBUSTÍVEL SÓLIDO PARA SINTERIZAÇÃO.

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um método para fabricar um combustível sólido para sinterização que é usado como uma fonte de calor quando um sinter é fabricado como um material para fazer ferro, um combustível sólido para sinterização, e um método para fabricar um sinter usando o mesmo.

A prioridade é reivindicada no Pedido de Patente Japonês No. 2010-64207, depositado em 19 de março de 2010, o conteúdo do qual está incorporado aqui por referência.

Descrição da técnica relacionada

Em um processo de fabricação comum no qual um sinter é fabricado como um material para fazer ferro, finos de minério na qual um combustível sólido, como fragmentos de coque ou antracita, é adicionado em um material bruto contendo ferro, como minério de ferro fino; um material auxiliar, como calcário; finos de retorno; e semelhantes como uma fonte de calor é usada. Finos de minério são carregados, por exemplo, em um palete de sinterização infinitamente giratório em uma máquina de sinterização do tipo Dwight Lloyd para formar uma base de alimentação, e então o combustível sólido em uma parte da superfície da base de alimentação é acesa em um forno de ignição. Depois disso, o ar é succionado de uma parte de sucção (caixa de ar) no fundo do palete de sinterização para mover a zona de combustão de cima para baixo da base de alimentação, uma reação de sinterização é feita para continuamente proceder, e um bolo de sinter obtido é esmagado, assim fabricando um sinter tendo um tamanho predeterminado.

Neste momento, os fragmentos de coque preparados pelo esmagamento dos finos de coque que são gerados como um subproduto quando o coque de alto-forno é fabricado e não pode ser carregado em um alto-forno visto que o tamanho da partícula é muito pequeno em um tamanho

Petição 870180130994, de 17/09/2018, pág. 4/10

2/22 da partícula de 5 mm ou menos é usado como o combustível sólido para sinterização.

Além disso, como um combustível sólido para sinterização que compensa uma quantidade insuficiente de fragmentos de coque gerados, 5 carvão incluindo uma pequena quantidade de um material volátil, como antracita, é esmagado e preparado da mesma forma que os fragmentos de coque, e então amplamente usado em um processo de sinterização.

Para fragmentos de coque usados como um combustível sólido para sinterização há um caso no qual o fornecimento dos fragmentos de co10 que significantemente varia devido ao balanço entre a quantidade de coque usada em um alto-forno e a quantidade de coque não usada no alto-forno em um coque fabricado em um forno de coque. Quando a produção de ferro fundido aumenta em u alto-forno, visto que a quantidade de coque para um ₍ alto-forno aumenta, a quantidade de fragmentos de coque que pode ser u15 sada como um combustível sólido para sinterização se torna insuficiente.

Além disso, com relação à antracita usada como um combustível sólido para sinterização, visto que a antracita é um material importado do exterior, e, ao mesmo tempo, países que produzem antracita são limitados, há um problema no risco de variação no fornecimento e demanda serem 20 grandes.

Desta forma, para um combustível sólido para sinterização, é importante expandir as opções para combustíveis disponíveis que não sejam fragmentos de coque e antracita que tem sido utilizada principalmente até agora.

Em um método no qual piche e breu que são formados em um forno de coque como um subproduto é misturado com finos de minério como um combustível alternativo para fragmentos de coque e antracita, visto que uma grande quantidade de material volátil é formada, o material volátil não é usado como uma fonte de calor, e é contido no gás de escape, há uma pre30 ocupação neste problema, como condensação de óleo em um coletor de pó ou degradação da eficiência de coleta de poeira, pode ser causada.

Além disso, lignite e hulha sub-betuminosa são carvões baratos, ws/DOCS/LMM P189218/RELATORÍO/15882471 v1

3/22 mas contém uma grande quantidade de um material volátil, e desta forma o mesmo problema mencionado acima ocorre em um caso no qual a lignite e hulha sub-betuminosa são usadas como combustíveis sólidos para sinterização como são.

Desta forma, uma técnica na qual o carvão obtido pela decomposição térmica do carvão em uma faixa de temperatura de 300°C a 900°C é usado como um combustível sólido para sinterização é revelada como um método para solucionar os problemas referentes ao material volátil (Citação da Patente 1).

Citação da Patente

Citação da Patente 1] Pedido de Patente Japonês Não Axaminado, Primeira Publicação No. H5-230558 * Sumário da Invenção

Problemas a serem solucionados pela invenção

Entretanto, em um caso no qual carvão carbonizado é usado como um combustível sólido para sinterização, o problema a seguir foi apontado.

O problema é uma grande quantidade de finos misturados no carvão carbonizado. Em um caso no qual o carvão com alto conteúdo de 20 água, como lignite e hulha sub-betuminosa é aquecido e carbonizado para fabricar carvão carbonizado, na carbonização devido ao aquecimento, o carvão tendo uma grande quantidade de finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 gm é formado devido à carbonização do fino carvão incluído no carvão e degradação de certo carvão. Em um caso no 25 qual um sinter é fabricado usando finos de minério incluindo o carvão carbonizado tendo uma grande quantidade de finas partículas como um combustível sólido, visto que a taxa de combustão das finas partículas no combustível sólido é muito rápida, o combustível sólido queima em um estágio de aquecimento inicial, e não contribui em uma alta faixa de temperatura necessária 30 para uma reação de sinterização. Além disso, quando a quantidade de finas partículas no combustível sólido aumenta, visto que a permeabilidade em uma base de sinterização está degradada, o progresso da reação de sinteri ws/DOCS/LMM P189218/RELATORIO/15882471v1

4/22 zação é impedido, e a produtividade é degradada.

Como um método para solucionar o problema causado pelas finas partículas, a remoção das finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 μπι no carvão carbonizado usando uma peneira após 5 fabricar o carvão carbonizado pode ser considerado. Entretanto, geralmente, é difícil separar as finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 μπι usando uma peneira, e, em um caso no qual uma grande quantidade de carvão carbonizado é peneirado, a eficiência da operação e a produtividade são responsáveis pela redução devido à obstrução das redes, e 10 desta forma há um problema no uso prático. Além disso, as finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 μηη que são separadas e coletadas através do método acima são menos disponíveis do que eles, e é necessário realizar os processos de proteção ambiental, como contramedidas para poeira quando as partículas são armazenadas e transportadas.

Métodos para solucionar o problema

A presente invenção foi feita em consideração dos problemas acima, e a presente invenção reduz a quantidade de finas partículas que inibem a permeabilidade durante a sinterização, melhora a distribuição do tamanho da partícula de um produto carvão, e melhora a produtividade de um 20 sinter em um processo para fabricar um sinter removendo as finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 μιτι através da combustão em um processo para fabricar carvão que é usado como um combustível sólido para sinterização. Ou seja, a presente invenção fornece um combustível sólido para sinterização no qual a fração das finas partículas tendo um 25 diâmetro de partícula menor do que 250 μηη é significantemente reduzido, um método para fabricar o combustível sólido para sinterização, e um combustível sólido para sinterização.

Os inventores continuaram com a pesquisa e desenvolvimento referente às propriedades da combustão preparando o carvão com vários 30 tipos e tamanhos da partícula de carvão usando um aparelho de reação, como um forno de coque de teste ou um forno giratório, e realizando a sinterização usando o carvão preparado como um combustível sólido para sinte ws/DOCS/LMM P189218/RELATORIO/15882471 v1

5/22 rização. Durante a pesquisa e desenvolvimento, os inventores prestaram atenção ao fato de que o tamanho da partícula de carvão antes da carbonização e a distribuição do tamanho da partícula de carvão variando com as condições de operação do forno giratório na fabricação do carvão ter uma 5 influência nas propriedades de combustão e nas propriedades de sinterização em um processo de sinterização, e encontrou condições para um combustível sólido que podem significantemente melhorar as propriedades de combustão e as propriedades de sinterização.

A presente invenção foi feita com base na observação acima, e 10 é constituída como segue.

(1) Um método para fabricar um combustível sólido para sinterização de acordo com um primeiro aspecto da presente invenção é um método no qual o carvão é aquecido e carbonizado em uma faixa de temperatu_t ra de 300°C a 1150°C usando um forno giratório para fabricar carvão que é 15 usado como o combustível sólido para sinterização. No método para fabricar um combustível sólido para sinterização, um combustível e ar são fornecidos da saída do produto do forno giratório, e finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 μηη que são formadas do carvão são removidas no forno giratório através da combustão para carbonizar o carvão, a 20 quantidade de ar estando em uma faixa de 90% a 110% da quantidade total de uma quantidade teórica de ar de combustão necessária para combustão do combustível e uma quantidade teórica de ar de combustão necessária para combustão de finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 μίτι que são formadas do carvão.

(2) Um método para fabricar um combustível sólido para sinterização de acordo com um segundo aspecto da presente invenção é um método no qual o carvão é aquecido e carbonizado em uma faixa de temperatura de 300°C a 1150°C usando um forno giratório para fabricar o carvão que é usado como o combustível sólido para sinterização. No método para fabri30 car o carvão que é usado como o combustível sólido para sinterização, o ar é fornecido da saída do produto do forno giratório, e as finas partículas tendo o tamanho da partícula menor do que 250 μιτι que são formadas do carvão ws/DOCS/LMM P189218/RELATOR1O/15882471 v1

6/22 são removidos no forno giratório através da combustão para carbonizar o carvão, a quantidade de ar estando em uma faixa de 90% a 110% de uma quantidade teórica de ar de combustão necessária para combustão de finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 pm que são 5 formados do carvão.

(3) No método para fabricar um coque com alta resistência de acordo com os tópicos (1) ou (2) acima, a quantidade de finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 pm que está presente no carvão produzido como um produto da saída do produto do forno giratório pode ser ajustado para menos do que 10 % de massa.

(4) Um combustível sólido para sinterização de acordo com um aspecto da presente invenção é fabricado através do método para fabricar um combustível sólido para sinterização de acordo com os tópicos (1) ou (2) acima.

♦ (5) Em um método para fabricar um sinter de acordo com um aspecto da presente invenção, o combustível sólido para sinterização de acordo com o tópico (4) acima é misturado com finos de minério.

Efeitos da Invenção

De acordo com o método para fabricar um combustível sólido para sinterização de acordo com o primeiro ou o segundo aspecto da presente invenção, as finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 pm em um produto carvão podem ser removidas através da combustão, e é possível fabricar um combustível sólido para sinterização que é excelente em termos das propriedades de combustão e permeabilidade du25 rante a sinterização.

De acordo com o método para fabricar um sinter de acordo com o primeiro ou o segundo aspecto da presente invenção, visto que um combustível sólido para sinterização é queimado de forma que a temperatura de uma zona de reação de sinterização atinja uma temperatura suficientemente 30 alta, e a permeabilidade de toda a base de sinterização possa ser melhorada usando uma finos de minério com a qual o combustível sólido para sinterização é misturado, é possível produzir eficientemente um sinter tendo qualida ws/DOCS/LMM P189218/RELATORIO/15882471 v1

7/22 des favoráveis.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é um diagrama esquemático que explica a carbonização do carvão e a combustão das finas partículas na fabricação do carvão usando um forno giratório de acordo com uma modalidade da presente invenção.

A figura 2 é uma vista da configuração esquemática de um aparelho para fabricar um combustível sólido para sinterização incluindo um forno giratório com o qual o método para fabricar um combustível sólido para sinterização da modalidade pode ser efetivamente realizado.

Descrição Detalhada da Invenção

A seguir, um método para fabricar um combustível sólido para sinterização de acordo com uma modalidade da presente invenção será descrito com referência aos desenhos anexos.

Um forno de coque da câmera, um forno giratório, um leito fluído, ou semelhante é usado como um aparelho de carbonização para carvão; entretanto, no método para fabricar um combustível sólido para sinterização da modalidade, um forno giratório é usado devido às razões a seguir.

Visto que um forno giratório tem uma alta condutividade térmica e pode relativamente aumentar a taxa de carbonização comparada a um forno de coque da câmera em um caso no qual o fino carvão é carbonizado, um forno giratório é vantajoso em termos de produtividade do carvão.

Um leito fluído tem uma alta taxa de carbonização comparada a um forno giratório. Entretanto, em um leito fluído, as partículas de carvão ou carvão severamente colidem uma com a outra, e assim a quantidade de finas partículas formadas aumenta comparada a um forno giratório. Desta forma, na modalidade, um forno giratório é usado como um aparelho para fabricar um combustível sólido para sinterização. Os fornos giratórios podem ser classificados nos fornos giratórios de combustão interna nos quais um material bruto e gás de combustão quente é colocado em contato um com o outro, e o material bruto é aquecido através da troca de calor e fornos giratórios de combustão externa nos quais um material bruto e um meio de aquews/DOCS/LMM P189218/RELATORIO/15882471 v1

8/22 cimento não são colocados em contato direto um com o outro, e o material bruto é aquecido da parte externa do material bruto. Enquanto isso, na modalidade, o forno giratório de combustão interna e um forno giratório de combustão externa podem ser aplicados.

Na modalidade, o fino carvão que é uma matéria-prima é injetado de um lado de injeção do material (porta de injeção de carvão) em um lado de um forno giratório de combustão interna em um sistema fechado, o fino carvão é aquecido e carbonizado enquanto girado no forno giratório, e o carvão que é um produto é descarregado de uma de uma saída do produto na outra extremidade do forno giratório. Neste momento, um combustível, como óleo pesado ou gás natural, é fornecido com o ar de combustão da saída do produto ao lado de injeção do material do forno giratório, e o combustível é queimado no forno giratório, assim aquecendo o material.

A modalidade tem uma característica em termos do método de fornecimento de ar ao forno giratório. Ou seja, em um caso no qual o forno giratório de combustão interna é usado, além disso, em uma quantidade teórica de ar de combustão de ar necessária para combustão do combustível fornecida ao forno giratório, uma quantidade de ar que é suficiente para queimar as finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 pm que são formadas do carvão no forno giratório é fornecido.

A figura 1 mostra um diagrama esquemático que explica a carbonização de carvão e combustão das finas partículas na fabricação do carvão usando o forno giratório da modalidade.

Na modalidade, uma “zona de combustão de combustível”, “zona de carbonização do carvão”, e “zona de combustão de partícula fina” podem ser formadas no forno giratório de combustão interna conforme mostrado na figura 1 através do controle da quantidade de ar fornecida ao forno giratório. Na “zona de combustão de combustível”, o combustível é queimado usando oxigênio no ar, e, na “zona de carbonização do carvão”, o carvão é carbonizado usando ar aquecido através da combustão. A “zona de combustão de partícula fina” é formada entre a “zona de combustão de combustível” e a “zona de carbonização do carvão”, e as finas partículas tendo um ws/DOCS/LMM P189218/REI_ATORIO/15882471v1

9/22 diâmetro de partícula menor do que 250 gm que são formadas devido ao aquecimento e carbonização do carvão são queimadas.

Em uma operação comum do forno giratório, a quantidade de ar fornecida é regulada de forma que o índice de ar se torne aproximadamente 5 1,2 vezes a 1,4 vezes de uma quantidade teórica de ar de combustão necessária para combustão de um combustível para impedir a formação de fumaça do combustível. Através da regulação da quantidade de ar, a formação de fumaça pode ser suprida na zona de combustão de combustível, mas não é possível queimar e remover as finas partículas tendo um diâmetro de 10 partícula menor do que 250 gm que são formadas devido ao aquecimento e carbonização do carvão do carvão produzido como um produto.

Na modalidade, no forno giratório, para remover as finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 gm que são formadas através da zona de carbonização de carvão através da combustão, o ar é 15 fornecido em uma quantidade em uma faixa de 90% a 110% da quantidade total (a seguir, também referido como valor alvo) de uma quantidade teórica de ar de combustão necessária para combustão do combustível e uma quantidade teórica de ar de combustão necessária para combustão das finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 gm que são 20 formadas do carvão. Aqui, visto que cada material carbonoso tem diferentes características de combustão, a quantidade de ar fornecida não precisa necessariamente ser a mesma quantidade que o valor alvo (100% do valor alvo), e uma quantidade de ar que é 90% a 110% do valor alvo são preferivelmente usados. Em uma quantidade de ar menor do que 90% do valor al25 vo, finos menores do que 250 gm são responsáveis por permanecer devido à combustão insuficiente. Por outro lado, em uma quantidade de ar de 110% ou mais do valor alvo, visto que as partículas de 250 gm ou mais são queimadas, o rendimento e diâmetro de partícula de carvão que é um produto reduzem.

Aqui, a quantidade teórica de ar Ao (Nm³/h) necessária para combustão do combustível e a quantidade teórica de ar de combustão Aoc (Nm³/h) necessária para combustão das finas partículas tendo um diâmetro ws/DOCS/LMM P189218/RELATOR1O/15882471v1

10/22 de partícula menor do que 250 gm que são formadas do carvão são definidas como segue.

Ao = (1/0.21){(22.4/12)C+(11.2/2)(H-OX/8)+(22.4/32)S} - (1)

Aqui, Ao representa a quantidade teórica de ar de combustão necessária para combustão do combustível (Nm³/h), C representa a quantidade de átomos de carbono no combustível (kg/h), H representa a quantidade de átomos de hidrogênio no combustível (kg/h), OX representa a quantidade de átomos de oxigênio no combustível (kg/h), e S representa a quantidade de átomos de enxofre no combustível (kg/h).

Aoc = (1/0.21) {(22.4/12)Cc+(11.2/2)(Hc-OXc/8)+(22.4/32)Sc) ··· (2)

Aqui, Aoc representa a quantidade teórica de ar de combustão necessária para combustão das finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 μΓΠ (Nm³/h), Cc representa a quantidade de átomos de carbono nas finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 μηη (kg/h), Hc representa a quantidade de átomos de hidrogênio nas finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 μηη (kg/h), OXc representa a quantidade de átomos de oxigênio nas finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 μηη (kg/h), e Sc representa a quantidade de átomos de enxofre nas finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 μιτι (kg/h).

Na modalidade, em um forno giratório de combustão interna, tanto da quantidade teórica de ar de combustão Ao necessária para combustão do combustível (Nm³/h) quanto da quantidade teórica de ar de combustão Aoc necessária para combustão das finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 μηη (Nm³/h) são obtidas usando as equações (1) e (2), e a quantidade total desta A (= Ao + Aoc) é determinada como o valor alvo da quantidade de ar fornecida ao forno giratório (Nm³/h).

Além disso, em um caso no qual um forno giratório de combustão externa é usado como um exemplo modificado da modalidade, a quantidade teórica de ar de combustão Aoc necessária para combustão das finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 μιτι (Nm³/h) é obtida usando a equação (2), e é determinado como o valor alvo da quanti ws/DOCS/LMM P189218/RELATORIO/15882471v1

11/22 dade de ar fornecido ao forno giratório. Neste caso, o ar é fornecido em uma quantidade em uma faixa de 90% a 110% da quantidade teórica de ar de combustão necessária para combustão de finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 pm.

Enquanto isso, na modalidade, um índice de ar m definido pela equação a seguir (3) é 1.0.

m = A/Ao ··· (3)

Aqui, m representa o índice de ar (-).

Além disso, nas equações (1) e (2), a quantidade de átomos de carbono C (kg/h), a quantidade de átomos de hidrogênio H (kg/h), a quantidade de átomos de oxigênio OX (kg/h), e a quantidade de átomos de enxofre S (kg/h) no combustível, e a quantidade de átomos de carbono Cc (kg/h), a quantidade de átomos de hidrogênio Hc (kg/h), a quantidade de átomos de oxigênio OXc (kg/h), e a quantidade de átomos de enxofre Sc (kg/h) nas finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 pm podem ser medidas realizando os testes de carbonização em lote com antecedência, e realizando as análises químicas das finas partículas do carvão mineral e animal.

Além disso, de acordo com os estudos pelos inventores, é confirmado que, no carvão tendo um diâmetro de partícula menor do que 500 pm, a umidade e material volátil incluídos no carvão são descarregados devido ao aquecimento no forno giratório no processo de secagem de forma que o volume reduz, além disso, a textura sólida se torna mais densa devido à resolidificação e descarga do material volátil após o derretimento e amolecimento no processo de carbonização, e, consequentemente, quase todo o carvão tendo um diâmetro de partícula menor do que 500 pm se torna finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 pm. Desta forma, em um caso no qual os testes de carbonização em lote são realizados com antecedência, e as análises químicas das finas partículas do carvão são realizadas, é possível realizar os testes de carbonização usando as partículas de carvão tendo um diâmetro de partícula menor do que 500 pm. Além disso, no teste de carbonização, é possível assumir o índice das finas partí ws/DOCS/LMM P189218/RELATORIO/15882471v1

12/22 cuias tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 pm no carvão que é obtido do teste de carbonização do índice de partículas do carvão tendo um diâmetro de partícula menor do que 500 gm no carvão.

Na modalidade, visto que as finas partículas do carvão que passaram através da zona de carbonização na flutuação do forno giratório devido ao movimento giratório é possível queimar efetivamente e remover as finas partículas na zona de combustão de partícula fina. Desta forma, é possível reduzir a quantidade de finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 μηη no produto carvão para menos do que 10 % de massa.

A temperatura no forno giratório aumenta do lado de injeção do material em direção à saída do produto para formar uma distribuição de temperatura. Além disso, a composição de gás emitida do carvão varia dependendo da temperatura de decomposição térmica dos componentes químicos no carvão, um componente de piche é formado principalmente em uma temperatura baixa de aproximadamente 300°C a 400°C, um gás de hidrocarbono, como metano ou etano, é formado em 400°C a 650°C, e o hidrogênio é formado em 650°C a 850°C.

Substâncias inflamáveis, como material volátil (VM) formado devido ao aquecimento (decomposição térmica) do carvão, são formadas principalmente em uma área do lado de injeção do material à zona de carbonização na parte central do forno giratório, movendo ao lado de injeção do material junto com o gás de combustão aquecido através da combustão do combustível fornecido da saída do produto, e são descarregadas. Na modalidade, o combustível é fornecido da saída do produto do forno giratório, e o ar é fornecido na quantidade teórica de ar de combustão necessária para combustão do combustível e as finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 μηη que são formadas através da zona de carbonização de carvão. Desta forma, o oxigênio no ar fornecido é consumido na zona de combustão de combustível e na zona de combustão de partícula fina do forno giratório. Desta forma, é possível coletar e usar o VM junto com o gás de combustão sem consumir o VM formado na zona de carbonização de ws/DOCS/LMM P189218/RELATORIO/15882471v1

13/22 carvão e a zona de secagem do carvão através da combustão, e é possível remover efetivamente as finas partículas apenas no produto carvão formadas através do aquecimento (secagem e carbonização) através da combustão. Além disso, também é possível fornecer calor necessário para carbonização ao forno giratório através da combustão das finas partículas.

Na modalidade, a temperatura aumenta do lado de injeção do material em direção à saída do produto do forno giratório, e a temperatura no forno giratório está desejavelmente em uma faixa de 300°C a 1150°C. A temperatura do limite inferior (300°C) na faixa de temperatura acima corresponde à temperatura do limite inferior do lado de injeção do material. Visto que a carbonização do carvão raramente ocorre a uma temperatura menor do que a temperatura do limite inferior, a eficiência da carbonização do carvão reduz. A temperatura do limite superior (1150°C) na faixa de temperatura acima corresponde à temperatura do limite superior da saída do produto. A uma temperatura mais alta do que a temperatura do limite superior, o bico de fornecimento do combustível e de ar é responsável por deformar, e a manutenção da instalação é extremamente difícil.

A figura 2 é uma vista da configuração esquemática de um aparelho para fabricar um combustível sólido para sinterização incluindo um forno giratório com o qual o método para fabricar um combustível sólido para sinterização de acordo com a modalidade pode ser efetivamente realizado.

O carvão que é um material do produto carvão que é usado como um combustível sólido para sinterização é extraído usando um depósito alimentador de carvão 1, extraído através de um transportador de alimentação 2, e fornecido à parte interna de um forno giratório 4 através de uma porta de injeção de carvão 3 fornecida em um lado do forno giratório 4. O carvão fornecido no forno giratório 4 lentamente move a outra extremidade (saída do produto) do forno giratório 4, enquanto é girada de acordo com o movimento giratório do forno giratório 4, e é carbonizado através do aquecimento sob uma atmosfera de redução. O carvão 9 no qual a carbonização foi concluída é descarregado fora do sistema (forno giratório 4) através de uma unidade de resfriamento 7, como irrigação, e um transportador de descarga ws/DOCS/LMM P189218/RELATORíO/15882471v1

14/22

8.

Na modalidade, um queimador de abastecimento de combustível que fornece um combustível em direção a uma extremidade (lado de injeção do material) do forno giratório 4 é disposto no forno giratório 4 para penetrar a parede da extremidade na outra extremidade (saída do produto) do forno giratório 4, e uma quantidade de ar predeterminada é fornecida de um compressor de ar 6 ao queimador de abastecimento de combustível 5. Um combustível, como óleo pesado ou gás natural, fornecido do queimador de abastecimento de combustível 5 fornecido na saída do produto do forno giratório 4 ao lado de injeção do material é queimado usando oxigênio no ar fornecido da saída do produto ao mesmo tempo, e gás de combustão aquecido pelo calor da combustão move ao lado de injeção do material.

Enquanto isso, o carvão é fornecido da outra extremidade (lado de injeção do material) do forno giratório 4, e aquecido através da troca de calor com o gás de combustão enquanto move em uma direção reversa da direção do movimento do gás de combustão. Como um resultado, a temperatura no forno giratório 4 aumenta do lado de injeção do material em direção ao lado de ejeção do produto, e uma zona de secagem do carvão, uma zona de carbonização de carvão, e uma zona de combustão de partícula fina são sequencialmente formadas do lado de injeção do material através da saída do produto no forno giratório 4 com base na distribuição de temperatura.

Após o combustível fornecido do queimador de abastecimento de combustível 5 ser queimado usando oxigênio no ar, as finas partículas menor do que 250 μιτι que são formadas principalmente na zona de carbonização movem para cima devido a rolagem no forno giratório na zona de combustão de partícula fina formada na saída do produto do forno giratório 4, são efetivamente queimadas oxigênio em excesso no ar fornecido, e removidas.

O gás de combustão que move da outra extremidade (saída do produto) em direção a uma extremidade (lado de injeção do material) no forno giratório 4 é descarregado fora do forno giratório 4 em uma forma de gás ws/DOCS/LMM P189218/RELATORIO/15882471V1

15/22 de escape (gás de escape do forno) após a troca de calor com o carvão. Uma extremidade (lado de injeção do material) do forno giratório 4 é conectada a um forno de combustão do gás de escape 10, e o gás de escape é sugado no forno de combustão do gás de escape 10.

Na modalidade, visto que a maioria das finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 gm que são formadas principalmente na zona de carbonização são formadas das partículas de carvão tendo um diâmetro de partícula menor do que 500 gm no carvão, o ar é fornecido em uma quantidade aproximadamente correspondente à quantidade total da quantidade teórica de ar de combustão necessária para combustão do carvão e a quantidade teórica de ar de combustão necessária para combustão do combustível fornecido (90% a 110% da quantidade total) no forno giratório. A fração das partículas de carvão tendo um diâmetro de partícula menor do que 500 gm no carvão comum para fazer o combustível varia significantemente com os tipos e tamanhos da partícula de carvão, mas a fração é aproximadamente 10 % de massa a 50 % de massa em um caso no qual o carvão para fazer combustível é esmagado e preparado para ter um tamanho da partícula menor do que 30 mm que é apropriado para carbonização no forno giratório.

Desta forma, na modalidade, as finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 gm que são formadas no forno giratório 4 são eficientemente queimadas e removidas na zona de combustão de partícula fina ajustando a quantidade de ar fornecido ao forno giratório conforme descrito acima, e a quantidade de finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 gm no produto carvão na saída do produto é reduzido para menos do que 10 % de massa.

Um produto gasoso e o gás de escape de combustão incluindo fines que são exalados em direção ao forno de combustão do gás de escape 10 pode ser descarregado fora do sistema através de uma instalação da limpeza do gás, como o forno de combustão do gás de escape 10 e um coletor de pó 11. Uma caldeira de recuperação do calor de escape 12 pode ser instalada para realizar a recuperação de calor sensível do gás de escape e ws/DOCS/LMM P189218/RELATORIO/15882471 v1

16/22 descarregar o gás de escape através de uma pilha (chaminé) 13 a partir de um ponto de vista de custo. Além disso, do ponto de vista de compactificação da instalação, o gás inflamável pode ser fornecido a uma instalação do consumo de gás como está sem queimar o gás inflamável incluindo o material volátil no forno de combustão do gás de escape 10.

Na modalidade, o tamanho da partícula do carvão que é um material de um combustível sólido para sinterização fornecido ao forno giratório 4 do depósito alimentador de carvão 1 é preferivelmente ajustado com antecedência para incluir pedaços brutos de 15 mm ou maiores no produto carvão a menos do que 20 % de massa. Assim, é possível efetivamente realizar uma reação de sinterização em toda a base de alimentação sem pedaços de combustível sólido sendo segregados na camada inferior da base de sinterização no processo de sinterização.

Uma modalidade mostra um exemplo no qual um forno giratório de combustão interna é usado, mas um forno giratório de combustão externa também pode ser usado como um exemplo modificado da modalidade. No forno giratório de combustão externa, é possível aquecer o forno giratório da parte externa usando um queimador de gás. Neste caso, apenas ar é fornecido na mesma quantidade substancialmente (90% a 110% da quantidade teórica de ar) como a quantidade teórica de ar necessária para queimar as finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 μηη que são formadas principalmente na zona de carbonização no forno giratório 4 sem fornecer qualquer combustível do queimador de abastecimento de combustível 5 que fornece o combustível ao forno giratório. Assim, para o forno giratório de combustão externa, das condições da modalidade que são usadas no forno giratório de combustão interna, pelo menos apenas a quantidade de ar fornecida ao forno giratório é mudada.

Na modalidade, por exemplo, a hulha sub-betuminosa ajustada a um tamanho da partícula de 0 mm a 30 mm através do trituramento bruto é fornecida ao forno giratório como um carvão para fazer combustível. Por exemplo, a fração das partículas de carvão tendo um diâmetro de partícula menor do que 500 μιτι no carvão para fazer o combustível é aproximada ws/DOCS/LMM P189218/RELATORIO/15882471v1

17/22 mente 15 % de massa. O carvão é injetado em um forno giratório equipado com uma caldeira de recuperação do calor de escape mostrado na figura 2, a carbonização e um tratamento de combustão por um fornecimento predeterminado de ar são realizados, e a fração das finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 μίτι no produto carvão imediatamente após descarregar da saída do produto do forno giratório é, por exemplo, menor do que 1% de massa.

A seguir, uma modalidade de um processo de fabricação no qual o combustível sólido para sinterização fabricado através do método de fabricação da modalidade é usado como um fino de minério para fabricar um sinter dos minérios de ferro será simplesmente descrito.

Finos de minério obtidos pela soma de combustível sólido para sinterização mostrada na modalidade como uma fonte de calor em um material bruto que contém ferro, como minério de ferro fino, um material bruto auxiliar, como calcário, finos de retorno ou semelhantes é continuamente carregado em um palete de sinterização que infinitamente gira em uma máquina de sinterização do tipo Dwight Lloyd para formar uma base de alimentação. Depois disso, o combustível sólido na parte da superfície da base de alimentação é queimado em um forno de ignição, o ar é sugado de uma parte de sucção (caixa de ar) na parte inferior do palete de sinterização para mover uma zona de combustão de cima para baixo da base de alimentação, e uma reação de sinterização ocorre continuamente, assim contendo o bolo de sinter. Quando o palete de sinterização gira na extremidade de descarga do filamento da máquina de sinterização, o bolo de sinter é rachado em um tamanho adequado, cai devido ao peso, e é esmagado, assim fabricando um sinter tendo um tamanho predeterminado.

No método para fabricar um sinter da modalidade, visto que o combustível sólido obtido através da carbonização de carvão a uma temperatura de 300°C a 1150°C é usado, apenas uma pequena quantidade de piche, gases de hidrocarbono, e NO_X são formados durante um processo de sinterização. Além disso, visto que a quantidade de finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 μπι que inibe a permeabilidade du ws/DOCS/LMM P189218/RELATORIO/15882471 v1

18/22 rante a sinterização é pequeno, é possível realizar uma operação de sinterização estável que é excelente em termos da produtividade da qualidade do sinter e do produto.

Desta forma, problemas, como condensação de óleo em um coletor de pó ou degradação da eficiência de coleta de poeira pode ser impedida, e o tamanho de uma instalação para tratar o gás de escape, como NO_X, pode ser pequeno. Além disso, é possível aumentar a eficiência da fabricação de um sinter para satisfazer a produção em massa.

Além disso, visto que os pedaços de combustível sólido não são misturados no combustível sólido para sinterização, é possível finalizar uma reação de sinterização dentro de um período predeterminado sem a segregação de pedaços de combustível sólido na camada inferior da base de sinterização durante o processo de sinterização.

Enquanto isso, visto que é possível fabricar um combustível sólido a custo baixo usando um carvão de baixa qualidade que é barato e contém uma grande quantidade de umidade, materiais voláteis, e N, como lignite ou hulha sub-betuminosa, como uma matéria-prima, a modalidade é altamente socialmente significante visto que um recurso insuficiente de carvão que não pode ser usado como uma alimentação de coque pode ser eficientemente usada.

Exemplos

Os testes a seguir foram realizados usando um forno giratório de combustão interna tendo um diâmetro de 1,6 m e um comprimento da máquina de 22 m.

No Exemplo Comparativo 1, o carvão combustível tendo um VM conteúdo de 30% (carvão usado para combustão em uma caldeira de fornalha automática) que foi esmagada de forma que as partículas tendo um diâmetro de 20 mm ou menos são 100% foi usado como um carvão para fazer combustível, e o carvão foi injetado em um forno giratório em uma taxa de alimentação de 3 t/h. O índice das partículas de carvão tendo um diâmetro de partícula menor do que 500 pm no carvão foi 14 % de massa. O óleo pesado foi fornecido como um combustível de aquecimento ao forno giratório ws/DOCS/LMM P189218/RELATORIO/15882471v1

19/22 através de uma sonda de fornecimento de combustível (queimador de abastecimento de combustível) em 300 litros/h.

O ar foi fornecido ao forno giratório a 3000 Nm³/h como um ar de quantidade de combustão que corresponde à quantidade de fornecimento de óleo pesado (combustível). A quantidade acima é uma quantidade de fornecimento que corresponde a 1,2 vezes de uma quantidade teórica de ar necessária para combustão de óleo pesado (combustível), e é uma condição para fornecer um mínimo de ar em excesso necessário para impedir a formação de fumaça do combustível.

No Exemplo 1, o mesmo carvão como no Exemplo Comparativo 1 foi usado, a quantidade de óleo pesado (combustível) reduziu para 45 litros/h, e a quantidade de fornecimento de ar aumentada a 5200 Nm³/h. Neste caso, a quantidade teórica de ar necessária para combustão de óleo pesado que é o combustível é aproximadamente 420 Nm³/h, e uma quantidade de ar restante de aproximadamente 4780 Nm³ é uma quantidade teórica de ar necessária para combustão de finas partículas tendo um diâmetro de partícula de 250 pm no produto carvão. No Exemplo 1, a temperatura no forno giratório foi 300°C no lado de injeção do material e 1150°C na saída do produto carvão.

No Exemplo Comparativo 2, a mesma facilidade como no Exemplo Comparativo 1 foi suada, e algumas das condições da carbonização no Exemplo Comparativo 1 foram mudadas. Ou seja, o teste de carbonização foi realizado com um tipo diferente de carvão e uma temperatura de carbonização reduzida. Aqui, a hulha sub-betuminosa tendo um conteúdo de VM de 38% foi usada como o carvão para fazer combustível. O índice de partículas de carvão tendo um diâmetro de partícula menor do que 500 pm no carvão foi 10 % de massa. Além disso, a quantidade de fornecimento de óleo pesado (combustível) foi reduzida para 230 litros/h. A quantidade de fornecimento de ar foi 330 Nm³/h que corresponde a 1,2 vezes a quantidade teórica de ar.

No Exemplo 2, o mesmo carvão que no Exemplo Comparativo 1 foi usado, a quantidade de óleo pesado (combustível) reduzida a 40 litros/h, e a quantidade de fornecimento de ar aumentada a 2500 Nm³/h. Neste caso, ws/DOCS/LMM P189218/RELATOR1O/15882471 v1

20/22 a quantidade teórica de ar necessária para combustão de óleo pesado que é o combustível é aproximadamente 370 Nm³/h, e a quantidade de ar restante é a quantidade teórica de ar necessária para combustão de finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 gm no produto char. No

Exemplo 2, a temperatura no forno giratório foi 300°C no lado de injeção do material e 850°C na saída do produto carvão.

As distribuições do tamanho da partícula dos chars fabricados nos Exemplos Comparativos 1 e 2 e Exemplos 1 e 2 são mostradas na Tabela 1. O índice das finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor 10 do que 250 gm (-0,25 mm) no produto carvão foi 18 % de massa a 30 % de massa nos Exemplos Comparativos, mas significantemente reduziram nos exemplos (1,9 % de massa no Exemplo 1, e 3,8 % de massa no Exemplo 2).

Tabela 1

Tamanho da partícula Classe	Exemplo Comparativo 1	Exemplo Comparativo 2	Exemplo 1	Exemplo 2
+ 10 mm (% em massa)	1,2	0,2	0,9	0,3
10~5 mm (% em massa)	4,6	1,1	4,0	1,4
5—2 mm (% em massa)	16,4	10,6	17,5	14,5
2— 1 mm (% em massa)	23,0	23,5	36,8	37,0
1—0.5 mm (% em massa)	21,6	17,6	31,3	29,8
0.5—0.25 mm(% em massa)	14,9	17,6	7,6	13,2
- 0.25 mm (% em massa)	18,3	29,4	1,9	3,8
Total	100,0	100,0	100,0	100,0

Um teste de sinterização foi realizado usando o produto carvão acima e um aparelho cilíndrico do teste de sinterização tendo um diâmetro de 300 mm<j) e uma altura de 600 mm. Quatro tipos de carvões (carvões obtidos pela carbonização de carvão) do Exemplo Comparativo 1, Exemplo 20 Comparativo 2, Exemplo 1, e Exemplo 2 foram misturados com outros materiais brutos para preparar quatro tipos de finos de minério que satisfazem o índice de mistura de cada material bruto conforme mostrado na Tabela 2, a sinterização foi realizada sob certa condição de uma pressão negativa de 15 kPa, e produtividade, rendimento do produto, e resistência foram medidos.

ws/DOCS/LMM P189218/RELATOR1O/15882471 v1

21/22

Tabela 2

Brand for Blending Material to Be Blended)	Blending Ratio (mass%)
Yandicoogina	25,0
Pilbara Blend	15,0
Rio Doce	16,0
Carajas	10,0
Limestone	12,0
Quick Lime	0,8
Serpentine	2,5
Retum fines	14,5
Char Obtained by Carbonization of Coal	4,2
Total	100,0

Os resultados do teste de sinterização são mostrados na Tabela

3. Quando o carvão dos Exemplos 1 e 2 no qual o índice das finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 pm estavam baixo foram usados, a produtividade melhorou 20 % de massa ou mais comparado aos Exemplos Comparativos 1 e 2 (por exemplo, (a produtividade do Exemplo 1 de 38.6 - a produtividade do Exemplo Comparativo 1 de 31.4) / 38.6 = 0.2), e o rendimento e a resistência do produto também significantemente melho10 rados.

Tabela 3 ws/DOCS/LMM P189218/RELATOR1O/15882471 v1

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Data for Sintering	Exemplo Comparativo 1	Exemplo Comparativo 2	Exemplo 1	Exemplo 2
Productivety (t/d/m²)	31,4	32,4	38,6	40,3
FFS*¹ (mm/min)	20,4	21,4	24,5	25,2
Product Yield (+5mm%)	80,6	79,5	82,5	83,8
Drum Strength ² (+10mm%)	67,8	68,2	72,0	72,5

*1 FFS : Flame Front Speed Speed of Combustion Front Face for Sinterin^ *2 Drum Strength : JIS-M8712 petermination of Drum Strength of Iron Ore)

Aplicabilidade industrial

É possível fornecer um método para fabricar um combustível sólido para sinterização que tem qualidade necessária para substancialmente melhorar as propriedades da combustão do combustível sólido em um processo de sinterização e obter um efeito de melhoria de produtividade em um processo de fabricação de sinter.

Lista dos símbolos de referência

I DEPÓSITO ALIMENTADOR DE CARVÃO

2TRANSPORTADOR DE ALIMENTAÇÃO

PORTA DE INJEÇÃO DE CARVÃO

FORNO GIRATÓRIO

QUEIMADOR DE ABASTECIMENTO DE COMBUSTÍVEL (QUEIMADOR)

COMPRESSOR DE AR

7UNIDADE DE RESFRIAMENTO

TRANSPORTADOR DE DESCARGA

9CHAR (PRODUTO CHAR)

FORNO DE COMBUSTÃO DO GÁS DE ESCAPE

II COLETOR DE PÓ

CALDEIRA DE RECUPERAÇÃO DO CALOR DE ESCAPE (CALDEIRA)

PILHA (CHAMINÉ) ws/DOCS/LMM P189218/RELATORIO/15882471 v1

Claims

1. Método para fabricar um combustível sólido para sinterização no qual o carvão é aquecido e carbonizado em uma faixa de temperatura de 300°C a 1150°C usando um forno giratório para fabricar um carvão que é usado como o combustível sólido para sinterização, caracterizado pelo fato de que compreende:

fornecer um combustível e um ar em uma quantidade em uma faixa de 90% a 110% de uma quantidade total de uma quantidade teórica de ar de combustão necessária para combustão do combustível e uma quantidade teórica de ar de combustão necessária para combustão de finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 mm que são formadas do carvão de uma saída do produto do forno giratório, e remover as finas partículas tendo o tamanho da partícula menor do que 250 mm que são formadas do carvão no forno giratório através da combustão para carbonizar o carvão.

2. Método para fabricar um combustível sólido para sinterização no qual o carvão é aquecido e carbonizado em uma faixa de temperatura de 300°C a 1150°C usando um forno giratório para fabricar um carvão que é usado como o combustível sólido para sinterização, caracterizado pelo fato de que compreende:

fornecer um ar em uma quantidade em uma faixa de 90% a 110% de uma quantidade teórica de ar de combustão necessária para combustão de finas partículas tendo um diâmetro de partícula menor do que 250 mm que são formadas do carvão de uma saída do produto do forno giratório, e remover as finas partículas tendo o tamanho da partícula menor do que 250 mm que são formadas do carvão através da combustão para carbonizar o carvão.

3. Método para fabricar combustível sólido para sinterização, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que uma quantidade de finas partículas tendo o diâmetro de partícula menor do que 250 mm que é presente no char produzido como um produto da saída do produto do forno giratório é ajustada a menor do que 10 % de massa.